KR100749056B1 - 대기압 플라즈마 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 가공 시에 플라즈마 발생장치와 기판 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 기판의 균일성을 향상시킬 수 있는 대기압 플라즈마 장비를 개시한다. 본 발명은 기판이 놓여지는 안착면을 가지는 스테이지;와 안착면에 대하여 수직한 방향으로 이동 가능하도록 스테이지의 상부에 설치되는 플라즈마 발생장치;와 스테이지가 이동하며 기판이 가공될 때 상기 스테이지와 접촉하여 플라즈마 발생장치와 기판 사이에 일정한 거리가 유지될 수 있도록 플라즈마 발생장치에 설치되는 거리유지장치;를 포함한다. 이 때 거리유지장치는 스테이지가 이동함에 따라 상기 스테이지에 접촉하여 회전하는 회전체를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

대기압 플라즈마 장비{Atmospheric Pressure Plasma Equipment}
도 1은 종래의 대기압 플라즈마 장비를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 장비의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 2에서 스테이지, 플라즈마 발생장치 및 가이드 장치를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 장비의 동작을 설명하기 위한 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
1 : 기판 10 : 공정챔버
20 : 스테이지 30 : 플라즈마 발생장치
40 : 가이드 장치 41 : 가이드 레일
42 : 가이드 부재 50 : 거리유지장치
51 : 회전체 52 : 지지부재
본 발명은 액정표시장치용 기판 처리 장비에 관한 것으로, 특히 대기압 상태 에서 플라즈마 표면 처리를 실시할 수 있는 대기압 플라즈마 장비에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼(radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하는데, 이러한 플라즈마는 매우 높은 온도나, 고주파 전자계(RF electromagnetic fields)에 의해 생성된다. 플라즈마는 산업상 여러 분야에 활용되는데, 그 일례로서 액정표시장치를 포함하는 평판표시장치의 제조 공정에 있어서 플라즈마 상태의 반응 물질을 이용하여 유기물질로 이루어진 박막을 에칭(etching)하는 것을 들 수 있다.
이와 같은 플라즈마 표면 처리는 그 공정이 어떤 기압 하에서 이루어지는가에 따라 진공 챔버를 이용하는 저압 플라즈마 처리 방법과 대기압 상태에서 처리 공정이 이루어지는 대기압 플라즈마 처리 방법으로 구분할 수 있다. 이 중 저압 플라즈마 처리 방법은 플라즈마 생성이 용이한 장점이 있으나 진공 챔버, 진공 배기 장치 등의 고가 장비가 요구되며, 또 장치의 구성이 복잡한 단점이 있다. 반면에 대기압 플라즈마 처리 방법은 대기압 상태에서 플라즈마를 생성시키므로 고가의 진공 시스템이 필요하지 않고, 연속 공정이 가능하여 대량 생산에 적합한 장점이 있다.
도 1은 종래의 대기압 플라즈마 장비를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 대기압 플라즈마 장비는 기판(1)의 식각 공정이 이루어지는 공간을 제공하는 공정챔버(2)와, 기판(1)이 놓여지고 이송장치(미도시)에 의해 이동하는 스테이지(3)와, 고정블록(4)에 의해 공정챔버(1)의 상측에 고정되고, 기판(1)의 식각을 위한 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치(5)와, 스테이 지(3)의 이동을 가이드 하기 위한 선형 가이드(6)를 포함하여 구성된다. 따라서 기판(1)이 놓여진 스테이지(3)가 이송장치(미도시)에 의하여 플라즈마 발생장치(5) 쪽으로 이동하여 기판(1)이 플라즈마 발생장치(5)의 하측에 위치되면 플라즈마 발생장치(5)에서 플라즈마 발생되어 기판(1)의 식각 공정이 이루어지게 된다.
이와 같은 식각 공정 중에 플라즈마 발생장치(5)와 기판(1) 사이의 거리(d)는 기판(1)의 식각량에 큰 영향을 미치게 되는데, 이러한 거리(d)는 스테이지(3)의 평면도 상의 오차 및 선형 가이드(6)의 주행 시의 오차에 의해 스테이지(3)의 이동 방향을 따라 변화된다. 즉 스테이지(3)의 이동 방향, 즉 X축 방향으로 스테이지(3)의 평면도 상의 변화가 있으면, 스테이지(3)가 이동함에 따라 플라즈마 발생장치(5)와 기판(1) 사이의 거리(d)가 변화되고, 또 선형 가이드(6)가 가지는 Z방향으로의 오차에 의해 주행 중 플라즈마 발생장치(5)와 기판(1) 사이의 거리(d)가 변화된다. 그런데 이와 같이 식각 공정 중에 플라즈마 발생장치(5)와 기판(1) 사이의 거리(d)가 변화되면 그 거리 변화에 따라 기판(1)의 식각량이 변화되어 기판(1)의 균일성(uniformity)이 저하된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 공정 중에 플라즈마 발생장치와 기판 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 기판의 균일성을 향상시킬 수 있는 대기압 플라즈마 장비를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 장비는 가공 을 위한 기판이 놓여지는 안착면을 가지는 스테이지;와 상기 안착면에 대하여 수직한 방향으로 이동 가능하도록 상기 스테이지의 상부에 설치되는 플라즈마 발생장치;와 상기 스테이지가 이동하며 기판이 가공될 때 상기 스테이지와 접촉하여 상기 플라즈마 발생장치와 기판 사이에 일정한 거리가 유지될 수 있도록 상기 플라즈마 발생장치에 설치되는 거리유지장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 거리유지장치는 상기 스테이지가 이동함에 따라 상기 스테이지에 접촉하여 회전하는 회전체를 포함하고, 상기 회전체가 상기 스테이지에 접촉하지 않은 상태에서 상기 회전체의 하단부는 상기 스테이지에서 상기 회전체와 접하게 되는 접촉면보다 하측에 위치된다.
또 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 장비는 상기 플라즈마 발생장치의 이동을 안내하기 위한 가이드 장치를 더 포함한다.
또한 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 장비는 공정챔버;와 상기 공정챔버의 내부에 이동 가능하도록 설치되고, 공정 시 가공을 위한 기판이 놓여지는 스테이지;와 상기 기판에 대하여 수직한 방향으로 이동 가능하도록 상기 스테이지의 상부에 설치되는 플라즈마 발생장치;를 포함하고, 상기 플라즈마 발생장치는 상기 스테이지가 이동하며 상기 기판이 가공될 때 상기 스테이지에서 상기 기판이 놓여진 면의 굴곡을 추종하면서 상기 플라즈마 발생장치와 상기 기판 사이에 일정한 거리가 유지될 수 있도록 하는 거리유지장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 장비는 가공 대상물인 기판이 놓여지는 스테이지;와 기판의 상부에 배치되고, 기판의 가공을 위한 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생장치를 포함하는 대기압 플라즈마 장비에 있어서, 기판의 가공 시에 상기 스테이지와 플라즈마 발생장치 사이에 위치되어 상기 스테이지에 접촉한 상태에서 회전하며 기판과 상기 플라즈마 발생장치 사이에 일정한 간격이 유지될 수 있도록 하는 회전체를 포함하고, 상기 플라즈마 발생장치는 기판에 대해 수직한 방향으로 이동 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 장비의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에서 스테이지, 플라즈마 발생장치 및 가이드 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 장비는 플라즈마를 이용한 식각 공정을 수행하기 위한 공간을 형성하는 공정챔버(10)와, 가공을 위한 기판(1)이 놓여지는 안착면(21)을 가지고, 이동장치(22)를 통해 공정챔버(10)의 내부에 이동 가능하도록 설치되는 스테이지(20)와, 스테이지(20)의 상부에 설치되어 기판(1)의 가공을 위한 플라즈마 발생장치(30)를 구비한다.
도면에 도시되지는 않았으나, 이동장치(22)는 스테이지(20)의 이동시키는데 필요한 동력을 제공하는 모터와, 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 스테이지(20)로 전달하는 동력전달수단을 가진다.
공정챔버(10)의 하부에는 스테이지(20)의 직선 운동을 안내하기 위한 선형 가이드(11)가 설치되고, 선형 가이드(11)와 스테이지(20) 사이에는 가이드 블럭(12)이 배치된다. 가이드 블럭(12)의 일단부는 선형 가이드(11)에 결합되고, 타 단부는 스테이지(20)의 측면에 고정된다.
플라즈마 발생장치(30)는 서로 이격되어 대향하도록 마련되어 그 사이에 플라즈마 발생영역(31)을 형성하는 제1전극(32), 제2전극(33)과, 상기 플라즈마 발생영역(31)으로 공정 가스를 유입시키기 위한 가스유입구(34)와, 플라즈마 발생영역(31)에서 생성된 플라즈마를 기판(1) 쪽으로 배출시키기 위한 플라즈마 배출구(35)를 가진다. 이 때 제1전극(32)은 접지되어 있고, 제2전극(33)은 고압의 전원 공급원(36)과 연결되며, 가스유입구(34)는 공정 가스가 저장되는 가스 저장 용기(37)와 배관(38)을 통해 연결된다. 따라서 두 전극(32, 33)에 고전압이 인가되면서, 가스유입구(34)를 통해 공정가스가 공급되면 플라즈마 발생영역(31)에서 플라즈마가 발생되어 플라즈마 배출구(35)를 통해 기판(1) 쪽으로 배출된다.
플라즈마 발생장치(30)는 공정챔버(10)의 상측에 마련된 지지블럭(13)를 통해 지지되고, 또 스테이지(20)의 안착면(21)에 대해 수직한 방향(Z 방향)으로 이동 가능하도록 설치된다. 또 본 발명에서는 플라즈마 발생장치(30)의 이동을 안내하기 위한 가이드 장치(40) 구비되는데, 가이드 장치(40)는 지지블럭(13)에는 마련되는 가이드 레일(41)과 일단이 플라즈마 발생장치(30)에 고정되고, 타단은 가이드 레일(41)에 끼워지는 가이드 부재(42)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 3과 같이 가이드 장치(40)는 플라즈마 발생장치(30)의 Z축 방향에 따른 이동을 안내하며, X, Y 축 방향으로의 이동은 제한한다.
또한 플라즈마 발생장치(30)는 스테이지(20)가 이동하며 기판(1)이 가공될 때 스테이지(20)의 표면에 접촉하여 플라즈마 발생장치(30)와 기판(1) 사이에 일정 한 거리가 유지될 수 있도록 하는 거리유지장치(50)를 가진다. 거리유지장치(50)는 안착면(21)에 배치된 기판(1)의 양측 가에서 스테이지(20)에 접촉하여 스테이지(20)의 이동 시에 스테이지(20) 표면을 추종함으로써 기판(1)과 플라즈마 발생장치(30) 사이에 일정한 간격이 유지되도록 한다. 즉 거리유지장치(50)의 일단이 스테이지(20)와 접촉한 상태에서 스테이지(20)가 이동하면 스테이지(20) 표면의 굴곡에 따라 플라즈마 발생장치(30)가 Z방향으로 이동하면서 플라즈마 발생장치(30)와 기판(1) 사이의 거리가 항상 일정하게 유지되게 된다. 또한 스테이지(20)의 이동을 안내하는 선형 가이드(11)의 Z 방향의 오차로 인해 스테이지(20)와 플라즈마 발생장치(30)의 거리가 변화되더라도, 거리유지장치(50)가 이러한 변화를 추종하여 기판(1)과 플라즈마 발생장치(30) 사이에 일정한 거리가 유지되도록 한다.
거리유지장치(50)는 스테이지(20)가 이동함에 따라 스테이지(20)에 접촉하여 회전하는 회전체(51)와, 회전체(51)를 플라즈마 발생장치(30)에 지지시키기 위한 지지부재(52)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 회전체(51)가 스테이지(20)에 접촉하지 않은 상태에서 회전체(51)의 하단부(51a)는 스테이지(20)에서 회전체(51)와 접하게 되는 접촉면(23)보다 하측에 위치된다. 그러면 회전체(51)가 스테이지(20)에 접촉함에 따라 플라즈마 발생장치(30)는 Z축 방향으로 일정 거리 이동하여 지지블럭(13)에서 이격되므로 플라즈마 발생장치(30)는 Z축 상에서 양방향으로 자유롭게 왕복하며 스테이지(20)의 표면을 추종할 수 있게 된다.
이하에서는 도 2 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 장비 의 동작을 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 장비의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
공정이 시작되면, 이동장치(22)에 의해 스테이지(20)가 플라즈마 발생장치(30) 쪽으로 이동하기 시작한다. 스테이지(20)의 일단부가 플라즈마 발생장치(30)의 하부에 이르면 도 4a와 같이 회전체(51)가 스테이지(20)와 접촉하여 스테이지(20)의 위로 올라가고, 이에 따라 플라즈마 발생장치(30)는 지지블럭(13)에서 일정거리 이격된다. 계속하여 스테이지(20)가 이동하면 회전체(51)는 스테이지(20)의 접촉면(23, 도 3 참조) 위를 구르면서 스테이지(20) 표면을 추종하고, 이에 따라 플라즈마 발생장치(30)는 도 4b와 같이 Z방향을 따라 왕복 이동하며 기판(1)과의 거리(D)가 일정하게 유지되도록 한다. 이 때 플라즈마 발생장치(30)의 Z축 방향으로 이동은 가이드 장치(50)에 의해 안내된다. 이와 같은 과정 중에 플라즈마 발생장치(30)에서는 플라즈마가 발생하여 기판(1)을 식각하는 공정이 이루어진다.
스테이지(20)가 계속하여 이동하여 회전체(51)가 스테이지(20)의 타단부에 이르면 회전체(51)는 스테이지(20)에서 이탈하고, 이에 따라 플라즈마 발생장치(30)는 다시 원래 위치로 복귀하여 지지블럭(13)에 의해 지지된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 기판이 안착되는 스테이지의 표면을 추종하면서 플라즈마 발생장치와 기판 사이에 일정한 거리가 유지되도록 하는 거리유지장치를 구비하여 플라즈마를 이용한 식각 공정이 균일하게 이루어지게 하는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 가공을 위한 기판이 놓여지는 안착면을 가지는 스테이지;와
    상기 안착면에 대하여 수직한 방향으로 이동 가능하도록 상기 스테이지의 상부에 설치되는 플라즈마 발생장치;와
    상기 스테이지가 이동하며 기판이 가공될 때 상기 스테이지와 접촉하여 상기 플라즈마 발생장치와 기판 사이에 일정한 거리가 유지될 수 있도록 상기 플라즈마 발생장치에 설치되는 거리유지장치;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 대기압 플라즈마 장비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 거리유지장치는 상기 스테이지가 이동함에 따라 상기 스테이지에 접촉하여 회전하는 회전체를 포함하고,
    상기 회전체가 상기 스테이지에 접촉하지 않은 상태에서 상기 회전체의 하단부는 상기 스테이지에서 상기 회전체와 접하게 되는 접촉면보다 하측에 위치되는 것을 특징으로 하는 대기압 플라즈마 장비.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생장치의 이동을 안내하기 위한 가이드 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기압 플라즈마 장비.
  4. 공정챔버;와
    상기 공정챔버의 내부에 이동 가능하도록 설치되고, 공정 시 가공을 위한 기판이 놓여지는 스테이지;와
    상기 기판에 대하여 수직한 방향으로 이동 가능하도록 상기 스테이지의 상부에 설치되는 플라즈마 발생장치;를 포함하고,
    상기 플라즈마 발생장치는 상기 스테이지가 이동하며 상기 기판이 가공될 때 상기 스테이지에서 상기 기판이 놓여진 면의 굴곡을 추종하면서 상기 플라즈마 발생장치와 상기 기판 사이에 일정한 거리가 유지될 수 있도록 하는 거리유지장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기압 플라즈마 장비.
  5. 가공 대상물인 기판이 놓여지는 스테이지;와 기판의 상부에 배치되고, 기판의 가공을 위한 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생장치를 포함하는 대기압 플라즈마 장비에 있어서,
    기판의 가공 시에 상기 스테이지와 플라즈마 발생장치 사이에 위치되어 상기 스테이지에 접촉한 상태에서 회전하며 기판과 상기 플라즈마 발생장치 사이에 일정한 간격이 유지될 수 있도록 하는 회전체를 포함하고,
    상기 플라즈마 발생장치는 기판에 대해 수직한 방향으로 이동 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 대기압 플라즈마 장비.
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