KR100817477B1

KR100817477B1 - 플라즈마 세정 장치

Info

Publication number: KR100817477B1
Application number: KR1020070017904A
Authority: KR
Inventors: 안경준; 정성훈; 장근원
Original assignee: (주)에스엔텍
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2008-03-27

Abstract

본 발명은 챔버, 상기 챔버를 관통하는 전극봉, 상기 챔버 외부에 노출된 전극봉의 양끝단에 각각 구비된 애노드 및 캐소드의 전극판, 상기 챔버, 전극봉 및 전극판 사이를 절연하는 절연부재 및 상기 전극판과 전극봉을 전기적으로 연결하는 고정용 너트를 포함하는 플라즈마 세정 장치로, 상기 전극봉을 애노드 전극판 또는 캐소드 전극판에 고정용 너트로 선택적으로 체결하여 상기 챔버 내부에 위치한 전극봉이 사용자가 원하는 대로 애노드 전극봉 또는 캐소드 전극봉으로 변화시킬 수 있어 원하는 형태의 전극 구조를 형성할 수 있어 상기 챔버 내부에 형성되는 플라즈마를 원하는 형태로 발생시킬 수 있고, 상기 전극판 및 전극판과 전극봉을 고정용 너트로 체결하는 체결부가 챔버 외부에 위치하여 아크 발생이 없는 플라즈마 세정 장치에 관한 것이다.

플라즈마 세정 장치, 전극봉, 전극판, 고정용 너트

Description

플라즈마 세정 장치{PLASMA CLEANING DEVICE}

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의한 플라즈마 세정 장치를 도시한 개략도들이다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 세정 장치의 사시도, 정면도 및 단면도이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예 1에 따른 플라즈마 세정 장치의 캐소드 전극봉 및 애노드 전극봉 배열의 예를 보여주는 도면들이다.

도 4는 본 발명의 플라즈마 세정 장치를 이용하여 PCB 기판의 미세홀을 세정하기 전과 후를 보여주는 사진들이다.

도 5는 본 발명의 플라즈마 세정 장치를 이용하여 광학렌즈를 세정하는 방법을 설명하는 개념도이다.

도 6은 본 발명의 플라즈마 세정 장치를 이용하여 열변형이 쉬운 패트리 디쉬를 세정 처리한 후 접촉각 및 표면 에너지를 측정한 것을 도시한 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 플라즈마 세정 장치 210 : 챔버

214 : 제1전극봉용 천공 220 : 전극봉

230 : 전극 판 232 : 제2전극봉용 천공

240 : 절연부재 250 : 고정용 너트

260 : 원터치 피팅 270 : 가이드 슬롯

본 발명은 플라즈마 세정 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 챔버, 상기 챔버를 관통하는 전극봉, 상기 챔버 외부에 노출된 전극봉의 양끝단에 각각 구비된 애노드 및 캐소드의 전극판, 상기 챔버, 전극봉 및 전극판 사이를 절연하는 절연부재 및 상기 전극판과 전극봉을 전기적으로 연결하는 고정용 너트를 포함하는 플라즈마 세정 장치에 관한 것이다.

반도체 소자 제조 과정에서 반도체 소자 또는 PCB(Printed Circuit Board) 등의 표면에 부착된 유기물, 산화물 및 금속물 등과 같은 불순물 들을 제거하기 위해 세정 공정이 필요하다.

상기 세정 공정은 크게 습식 세정 공정과 건식 세정 공정으로 나눌 수 있다.

이때, 상기 습식 세정 공정은 약용액, 유기 용매 및 증류수 등을 포함하는 세정액을 사용하여 표면의 불순물을 제거하는 공정이다. 그러나 상기 습식 세정 공정은 세정액을 사용함으로써, 불순물뿐만 아니라 다른 물질도 식각되는 문제가 발 생할 뿐만 아니라 상기 세정액에 의해 재오염되는 문제도 발생한다. 또한 사용된 폐세정액을 처리하는데 비용이 많이 소모될 뿐만 아니라 폐세정액을 버리게 되면 자연환경을 파괴하는 등의 문제도 발생한다.

이에 반해 상기 건식 세정 공정은 상기 습식 세정 공정에서 발생하는 재오염 문제 또는 폐세정액의 처리 문제 등이 발생하지 않는다는 장점이 있다. 대표적인 건식 세정 공정은 플라즈마 세정 공정이 있는데, 상기 플라즈마 세정 공정은 플라즈마를 이용하여 세정하는 공정이다.

이때, 상기 플라즈마는 중성 가스, 전자 및 이온화된 가스가 섞인 상태로 전체적으로는 중성을 이루고 있는 것을 말하는 것으로 물질의 제4상태라고 언급되기도 한다.

따라서 상기 플라즈마 세정 장치는 캐소드 전극에서 에너지화된 자유 전자와 중성 가스가 충돌하여 상기 중성 가스의 일부분이 이온화되고, 상기 자유 전자와 중성 가스의 충돌 시 에너지가 중성 분자 또는 이온으로 전달되어 광자, 여기 원자 및 분자, 전자 및 이온 등을 포함하는 다양한 활성종이 형성되며, 이들 활성종은 에너지를 갖거나, 수 또는 수십 전자 볼트의 여기 에너지 상태로 있게 되고, 이러한 활성종이 불순물의 물리적·화학적 결합 에너지보다 훨씬 높음으로 세정 작용을 할 수 있게 된다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명하면, 종래의 플라즈마 세정 장치(100)는 플라즈마 처리가 가능한 챔버(12)를 구비한 본체(10)가 마련되고, 상기 챔버(12) 내부에는 다수의 전극(14)들이 구비되어 PCB(20) 등과 같은 처리대상물들을 상기 전극(14)들 사이에 위치시킨 후 이 전극(14)들에 전압을 인가하여 챔버(12) 내부의 반응가스를 이용하여 플라즈마를 발생시키고 발생된 플라즈마를 이용하여 처리대상물을 세정하도록 된 것이다.

그런데, 상기 플라즈마 세정 장치(100)에 사용되는 전극(14)이 사각막대형상의 것으로 도 1c에서 도시한 봐와 같이, 캐소드 전극 판(Cathode electrode plate)(30)과 애노드 전극 판(Anode electrode plate)(40) 사이에 일정 간격을 두고, 이를테면 제1열은 캐소드 전극 판(30)과는 절연된 상태로 애노드 전극 판(40)과만 연결되고, 제2열은 애노드 전극 판(40)과는 절연된 상태로 캐소드 전극 판(40)과만 연결되며, 제3열은 제1열과 동일하게 배열되되 그 중 어느 하나의 전극(미도시)이 상기 제1열중 어느 하나의 전극(14)과 연결되고, 제4열은 제2열과 동일하게 배열되되 그 중 어느 하나의 전극(미도시)이 상기 제2열중 어느 하나의 전극과 연결되는 형태로 다열 배열되었으며, 이때 각 전극과 캐소드 전극 판(30) 혹은 애노드 전극 판(40) 간의 연결은 용접방식, 특히 알루미늄 용접에 의해 이루어졌다.

따라서, 고온처리되는 설비의 특성상 용접부(50)의 크랙발생이 쉽고, 이와 같은 크랙에 의한 전극의 불량 발생시 불량된 전극을 교체하기 위해서는 용접부(50)를 해체하여야 하는데 이 작업이 매우 어려워 교체가 용이치 않은 단점을 가진다.

또한, 상기 용접부(50)를 통한 전류밀도의 불균일로 인해 플라즈마 처리밀도가 균일하지 못하고, 이는 지그(60)에 수납된 처리대상물의 처리 품위를 떨어뜨리는 요인으로 작용하게 된다.

또한, 상기 지그(60)에 수납된 처리대상물이 수직으로 세워져 있어 상기 처리대상물이 중력에 의해 변형되기 쉽다는 단점을 가진다.

또한, 상기 전극들이 용접부(50)에 의해 고정되어 있어 전극 구조 및 전극 배열의 변경이 사실상 불가능하다는 단점을 가진다.

또한, 상기와 같은 구조는 챔버 내부에 여러 구조체들이 구비되어 있어 모서리 등이 많이 존재할 뿐만 아니라 여러 물질로 이루어져 있어 아크 발생의 원인이 될 뿐만 아니라 플라즈마의 균일성을 해체 처리대상물이 균일하게 세정되지 않는 단점을 가진다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 챔버, 상기 챔버를 관통하는 전극봉, 상기 챔버 외부에 노출된 전극봉의 양끝단에 각각 구비된 애노드 및 캐소드의 전극판, 상기 챔버, 전극봉 및 전극판 사이를 절연하는 절연부재 및 상기 전극판과 전극봉을 전기적으로 연결하는 고정용 너트를 포함하는 플라즈마 세정 장치로, 상기 전극봉을 애노드 전극판 또는 캐소드 전극판에 고정용 너트로 선택적으로 체결하여 상기 챔버 내부에 위치한 전극봉이 사용자가 원하는 대로 애노드 전극봉 또는 캐소드 전극봉으로 변화시킬 수 있어 원하는 형태의 전극 구조를 형성할 수 있어 상기 챔버 내부에 형성되는 플라즈마를 원하는 형태로 발생시킬 수 있고, 상기 전극판 및 전극판과 전극봉을 고정용 너트로 체결하는 체결부가 챔버 외부에 위치하여 아크 발생이 없는 플라즈마 세정 장치를 제공하여 반도체 소자, PCB, 광학렌즈 및 각종 엔지니어링 플라스틱 등의 다양한 제품을 플라즈마 세정할 수 있도록 함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 내부와 외부를 분리하고 어느 한 측벽에는 측벽을 관통하는 제1전극봉용 천공이 복수 개 구비되어 있으며 상기 측벽과 대향하는 다른 측벽에도 상기 제1전극봉용 천공과 대응하는 제1전극봉용 천공이 복수 개 구비된 챔버; 상기 두 측벽의 대응하는 두 개의 제1전극봉용 천공을 관통하여 중앙 부분은 상기 챔버 내부에 위치하고 양 끝단은 챔버 외부로 노출된 복수 개의 전극봉; 상기 챔버의 두 측벽 외부에 각각 구비되며 상기 두 측벽에 각각 노출된 전극봉들이 관통하되, 상기 전극봉들과 직접 접촉하지 않도록 상기 전극봉의 외직경보다 직경이 큰 복수 개의 제2전극봉용 천공을 구비한 한 쌍의 전극 판; 상기 제1전극봉용 천공, 전극봉 및 전극 판 사이에 개재되며, 챔버의 내부를 밀폐시키면서 상기 챔버, 전극봉 및 전극 판을 각각 절연시키는 절연부재; 및 상기 전극봉의 일측 끝단에는 상기 전극봉과 전극 판을 전기적으로 연결하면서 상기 전극판을 고정하는 고정용 너트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 한 쌍의 전극판 중 어느 하나가 캐소드 전극 판이고, 나머지 하나는 애노드 전극 판이며, 상기 전극봉들 중 상기 캐소드 전극 판과 고정용 너트로 체결된 전극봉들은 캐소드 전극봉들이고, 상기 애노드 전극 판과 고정용 너트로 체결된 전극봉들은 애노드 전극봉들인 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치에 의해서도 달성된다.

또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 전극봉들이 상기 전극봉의 내부에 내부 통로를 구비하고 있고, 상기 내부 통로로는 냉각수 또는 냉각 가스가 흐르는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치에 의해서도 달성된다.

또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 전극봉들 각각의 양 끝단에는 원터치 피팅을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치에 의해서도 달성된다.

또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 전극봉의 일측 끝단에 구비된 원터치 피팅과 다른 전극봉의 일측 끝단에 구비된 원터치 피텅을 연결하는 연결배관을 구비하여 상기 두 전극봉의 내부 통로를 연결하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치에 의해서도 달성된다.

또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 전극봉용 천공들을 구비한 측벽의 내벽에는 상기 전극봉용 천공 사이에 위치하는 가이드 슬롯을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치에 의해서도 달성된다.

또한, 본 발명의 상기 목적은 상기 전극 판들 각각과 챔버 사이를 일정 간격으로 이격시키면서 상기 전극판들을 고정하는 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치에 의해서도 달성된다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해보다 명확하게 이해될 것이다. 또한 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 세정 장치의 사시도, 정면도 및 단면도이다. 이때, 상기 도 2b는 상기 도 2a의 정면도이고, 상기 도 2c는 상기 도 2b의 A 영역 단면도를 도시한 단면도이다.

도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명하면, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)는 내부와 외부를 분리하는 챔버(210)를 구비하고 있다.

상기 챔버(210)는 어느 한 측벽(212)과 상기 측벽(212)과 대향하는 다른 측벽(214)에 상기 측벽들을 관통하는 제1전극봉용 천공(214)이 복수 개 구비되어 있다.

상기 전극봉용 천공(214)은 상기 대향하는 두 측벽(212,214)에 서로 대응하도록 구비되어 있다. 또한, 상기 제1전극봉용 천공(214)들은 상기 챔버의 측벽(212,214)에 일정 간격의 행과 열로 배열되어 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)는 상기 두 측벽(212,214)의 대응하는 두 개의 제1전극봉용 천공(214)을 관통하여 중앙 부분(222)은 상기 챔버(210) 내부에 위치하고, 양 끝단(224)은 챔버(210) 외부로 노출되는 전극봉(220)을 복수 개 구비하고 있다.

상기 전극봉(220)들은 상기 대응하는 두 개의 제1전극봉용 천공(214)을 관통 하여 구비되어 있음으로 상기 제1전극봉용 천공(214)들과 마찬가지로 일정 간격의 행과 열로 배열되어 있다.

상기 전극봉(220)들의 중앙 부분(222)과 양 끝단(224)은 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 전극봉(220)의 중앙 부분(222)은 실질적으로 플라즈마를 발생시키는 전극의 역할을 하고, 상기 양 끝단(224)은 상기 챔버(210)를 관통하여 외부로 노출시키는 역할을 함으로 상기 중앙 부분(222)은 플라즈마를 균일하게 발생시키는 물질로 이루어지고, 상기 양 끝단(224)은 챔버(210) 내부가 완전히 밀폐되도록 밀폐성이 높은 물질로 이루어질 수 있다.

상기 전극봉(220)들은 그 내부에 내부 통로(226)를 구비하고 있고, 상기 내부 통로(226)로는 냉각수 또는 냉각 가스가 흘러 상기 전극봉(220)들이 가열되는 것을 방지하거나, 일정한 온도 이하로 유지할 수 있도록 하는 역할을 한다.

또한, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)는 상기 챔버(210)의 두 측벽(212,214) 외부에 각각 한 쌍의 전극 판(230)을 구비하고 있다.

상기 한 쌍의 전극 판(230)은 상기 두 측벽(212,214)에 각각 노출된 전극봉(220), 정확하게는 양 끝단(224)이 관통하되, 상기 전극봉(220)들과 직접 접촉하지 않도록 상기 전극봉(220)의 외직경보다 직경이 큰 복수 개의 제2전극봉용 천공(232)을 구비하고 있다.

상기 한 쌍의 전극 판(230)과 상기 챔버(210) 사이를 일정 간격으로 이격시면서 상기 한 쌍의 전극 판(230)을 고정하는 절연된 고정부재(234)를 구비할 수 있다. 상기 고정부재(234)는 상기 한 쌍의 전극 판(230)이 상기 챔버(210)와 일정 간 격을 유지하도록 하는 역할뿐만 아니라 상기 제2전극보용 천공(232)이 상기 전극봉(220)들과 직접 접촉하지 않도록 고정하는 역할을 한다.

또한, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)는 상기 제1전극봉용 천공(214), 전극봉(220) 및 전극 판(230) 사이에 개재되고 그 내부에 내부 통로를 구비한 T형의 절연부재(240)를 구비하고 있다.

상기 절연부재(240)는 상기 챔버(210)의 내부를 밀폐시키면서 상기 챔버(210), 전극봉(220) 및 전극 판(230)을 각각 절연시키는 역할을 한다.

상기 절연부재(240)의 외경의 표면 및 내경의 표면에는 각각 홈(242)을 적어도 하나 이상씩 구비하고, 상기 홈(242) 내에는 실링을 위한 오링(244)을 구비할 수 있다. 상기 외경의 표면에 구비된 홈(242)과 오링(244)은 상기 제1전극봉용 천공(214)과 절연부재(240)를 실링하기 위한 것이고, 내경의 표면에 구비된 홈(242)과 오링(244)은 상기 절연부재(240)와 전극봉(220)의 끝단(224)를 실링하기 위해서 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)는 상기 전극봉(220)의 상기 양끝단(224) 중 일측 끝단에 상기 전극봉(220)과 전극 판(230)을 전기적으로 연결하면서 상기 전극 판(230)들을 고정하는 고정용 너트(250)를 구비하고 있다.

상기 한 쌍의 전극 판(230) 중 어느 한 전극 판(230)은 캐소드 전극 판이고, 나머지 하나는 애노드 전극 판이다. 그리고, 상기 전극 판(230)이 캐소드 전극 판이면 상기 전극봉(220)들 중 상기 고정용 너트(250)로 체결된 전극봉(220)들은 캐소드 전극봉들이 되고, 상기 전극 판(230)이 애노드 전극 판이면 상기 전극봉(220) 들 중 상기 고정용 너트(250)로 체결된 전극봉(220)들은 애노드 전극봉들이 된다.

예컨대, 도 2c는 챔버(210)의 어느 한 측벽(212)의 단면을 도시하고 있는데, 상기 도 2c에 도시된 전극 판(230)이 캐소드 전극 판이라면, 위쪽의 전극봉(220)에는 고정용 너트(250)가 체결되어 있고, 아래쪽의 전극봉(220)에는 고정용 너트(250)가 체결되어 있지 않음으로, 위쪽의 전극봉(220)은 캐소드 전극봉이 된다. 또한, 도에서는 도시되지는 않았지만 아래쪽의 전극봉(220)은 상기 어느 한 측벽(212)과 대향하는 다른 측벽(214)에 구비된 전극 판(230)은 애노드 전극 판이 될 것이고, 상기 애노드 전극 판과 고정용 너트(250)로 체결되어 있을 것임으로 애노드 전극봉이 될 수 있다. 물론 아래쪽의 전극봉(220)에 상기 고정용 너트(250)가 체결되지 않았으면 플로팅(floating)된 전극봉(220)이 될 수 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)는 상기 전극봉(220)의 양끝단(224) 각각에는 원터치 피팅(260)을 구비하고 있다.

상기 원터치 피팅(260)은 상기 전극봉(220)의 양 끝단(224)에 각각 구비되어 있어 외부의 냉각수 또는 냉각 가스의 공급원과 연결하기 위해 구비될 수 있고, 이웃하는 다른 전극봉(220)과 연결하기 위해 구비될 수 있다.

상기 전극봉(220)의 일측 끝단에 구비된 원터치 피팅(260)과 다른 전극봉(220)의 일측 끝단에 구비된 원터치 피팅(260)을 연결하는 연결배관(262)을 구비하여 상기 두 전극봉(220)의 내부 통로를 연결하고, 더 나아가 상기 원터치 피팅(260)을 복수 개 구비함으로써 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)에 구비된 전극봉(220) 모두를 서로 연결하여 냉각 라인을 형성한다.

상기 원터치 피팅(260)은 상기 원터치 피팅(260)에 연결되는 연결배관(262)을 쉽게 착탈이 가능함으로써, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)의 냉각 라인을 원하는 데로 손쉽게 변경 가능하도록 한다.

상기 원터치 피팅(260) 및 연결배관(262)이 챔버(210) 외부에 위치함으로써 상기 연결배관(262)의 재질은 한정되지 않고 어떠한 재질로 이루어져도 무방하며, 상기 원터치 피팅(260) 또는 연결배관(262)이 손상되어 냉각수 또는 냉각 가스가 누수 또는 누출되어도 챔버(210) 내부는 오염시키지 않으며, 손쉽게 교체하여 수리할 수 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)는 상기 챔버(210) 내부의 측벽들(212,214), 정확하게는 상기 전극봉용 천공들(220)이 행과 열로 배열되어 있을 때, 전극봉용 천공들(220)의 행과 행 사이의 측벽들(212,214) 상에 가이드 슬롯(270)이 구비된다.

상기 가이드 슬롯(270)은 상기 플라즈마 세정 장치(200)에 장입되어 세정 처리될 처리대상물을 수납하거나 장착하는 트래이(272)들이 상기 챔버(210) 내부 쉽게 투입 또는 인출되도록 하는 역할을 한다.

그리고, 도에서는 도시하지 않았지만, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)는 상기 챔버(210) 내부의 가스를 배출하는 진공 펌프 시스템을 구비할 수 있고, 플라즈마를 발생시키거나 세정 공정에 필요한 가스들을 공급하기 위한 가스 배관을 구비할 수 있고, 상기 전극판(230)들 및 전극봉(220)들에 전원을 공급하기 위한 전원공급 장치를 구비할 수 있고, 상기 챔버(210) 내부를 냉각시키기 위한 냉각수 또는 냉각 가스를 공급하기 위한 냉각수 또는 냉각 가스 공급 장치를 구비할 수 있다.

<실시 예 1>

본 실시 예는 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)를 이용하여 시트 형상, 예컨대, 글래스 기판 및 연성 PCB 등의 처리대상물 중 연성 PCB를 세정하는 방법에 대해 설명한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예 1에 따른 플라즈마 세정 장치의 캐소드 전극봉 및 애노드 전극봉 배열의 예를 보여주는 도면들이다. 이때, 상기 도 3a 및 도 3b는 상기 챔버(210)의 측벽(212,214)을 평면으로 도시하고 개념화한 것이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명하면, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)의 전극봉(220)들은 도 3a 또는 도 3b에 도시된 바와 같은 캐소드 또는 애노드의 전극을 띠도록 캐소드 전극봉 또는 애노드 전극봉으로 변경한다. 상기 전극봉(220)들이 캐소드 전극봉 또는 애노드 전극봉이 되도록 하는 것은 상기 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명한 바와 같이 고정용 너트를 이용하여 음극 판과 전극봉을 체결하면 캐소드 전극봉이 되고, 양극 판과 전극봉을 체결하면 애노드 전극봉이 된다.

이때, 상기 전극봉들은 도 3a에서 도시한 바와 같이 하나의 열 전체가 애노드 전극봉 또는 캐소드 전극봉이 되고, 상기 애노드 전극봉의 열과 캐소드 전극봉의 열은 교대로 반복되도록 배열되거나, 도 3b에서 도시한 바와 같이 행의 방향으로도 애노드 전극봉과 캐소드 전극봉이 교대로 배열되고 열의 방향으로도 애노드 전극봉과 캐소드 전극봉이 교대로 배열되도록 배열할 수 있다.

상기 도 3a 및 도 3b에서 도시한 바와 같이 상기 전극봉(220)들을 애노드 전극봉과 캐소드 전극봉으로 체결하여 배열한 후, 트래이(272)에 처리대상물인 연성 PCB을 장착하여 챔버 내로 장입한다. 이때, 상기 트래이(272) 상에 장착된 연성 PCB는 전기적으로 독립된 플로팅 상태이나 상기 PCB를 상기 트래이(272) 상에 장착하지 않고 애노드 또는 캐소드 전극봉과 접촉하도록 상기 전극봉들 상에 바로 장착하는 경우에는 전원을 공급하거나 접지할 수 있다.

이때, 상기 연성 PCB 기판은 드릴 가공 등의 공정을 진행하여 미세홀을 구비하고 있다.

그리고 상기 플라즈마 세정 장치(200)를 이용하여 CF₄ 가스와 O₂ 가스를 주입하고 100 내지 10000W의 파워로 20분 내지 30분 동안 세정처리하였다.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)를 이용하여 세정하기 전에는 PCB 기판의 미세홀(300)의 내부에는 찌꺼기(310) 등이 있으나 세정 공정을 진행한 후에는 상기 찌꺼기(310) 등이 완전히 제거된 것을 알 수가 있다.

<실시 예 2>

본 실시 예는 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)를 이용하여 플라즈마 데미 지에 민감한 처리대상물(광학렌즈 또는 전극이 패터닝된 표시장치용 글래스 기판 등) 또는 체적이 큰 처리대상물을 세정하는 방법에 대해 설명한다.

광학렌즈 또는 전극이 패터닝된 표시장치용 글래스 기판 등과 같이 플라즈마 데미지에 민감한 처리대상물은 플라즈마 영역과 상기 처리대상물의 간격을 일정 거리 이상 이격시키고, 상기 플라즈마 영역과 처리대상물 사이에 전자를 제거할 수 있는 접지를 설치하여 상기 전자를 제거하여 상기 전자가 상기 처리대상물로 유입되는 것을 방지하는 방법을 사용한다.

도 5를 참조하여 설명하면, 우선 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)의 전극봉들(220) 어느 한 행의 전극봉(220)들을 고정용 너트(250)를 이용하여 교대로 양극 판 및 음극 판에 각각 체결하여 각각 애노드 전극봉과 캐소드 전극봉으로 변경하여 플라즈마 발생층(410)을 형성한다. 이때, 상기 플라즈마 발생층(410)은 도 5에서 도시한 형태뿐만 아니라 플라즈마를 발생시킬 수 있는 배열이기만 하면 무방하다.

그리고, 상기 플라즈마 발생층(410) 하부에 일정 간격으로 이격된 어느 한 행의 전극봉(220)들은 모두 양극 판에 체결하여 애노드 전극봉으로 변경하여 전자차단층(420)을 형성한다.

그리고, 상기 전자차단층(420) 하부에 트래이(272)를 구비하거나 양극 판 및 음극 판에 체결되지 않아 플로팅된 전극봉을 구비하여 플로팅층(430)을 형성한다.

이어서, 상기 플라즈마 발생층(410), 전자차단층(420) 및 플로팅층(430)을 구비한 챔버 내부에 광학렌즈(440)를 투입하여 상기 플로팅층(430)에 위치하도록 한다. 이때, 상기 챔버(210)에 구비된 전극봉(220)들 중 상기 플라즈마 발생층(410), 전자차단층(420) 및 플로팅층(430)에 이용되는 전극봉(220)들을 제외한 나머지 전극봉(220)들은 분리하는데, 상기 고정용 너트(250)이 체결되어 있는 경우에는 상기 고정용 너트(250)를 분리하고 상기 전극봉(220)들을 챔버 외부에서 잡아당겨 제거한 후, 상기 챔버의 제1전극봉용 천공(214)을 블랭크 처리하여 챔버 내부를 밀폐하면 된다.

그리고, 상기 플라즈마 발생층(410)들에 전원을 인가하여 플라즈마(450)를 발생시킨다. 이때, 상기 플라즈마(450)의 전자(452)들은 상기 전자차단층(420)에서 차단되고, 아르곤 이온(454) 등과 같은 양이온들은 상기 전자차단층(420)을 통과하여 상기 광학렌즈(440)의 표면을 세정한다.

이때, 본 실시 예에서는 플라즈마 데미지에 민감한 처리대상물 뿐만 아니라 체적이 큰 처리대상물에도 적용할 수 있는데, 상기 전극봉들을 상기 체적이 큰 처리대상물도 충분히 투입될 수 있도록 상기 전극봉들의 일부분을 제거한 후 상기 처리대상물을 투입하여 처리한다.

하기의 표 1은 본 실시 예의 방법으로 표면이 세정된 광학렌즈를 지그에 부착시킨 후 광학렌즈와 지그의 부착력을 테스트한 결과를 표시하고 있다.

	처리 전	처리 후
AI 본드	4.65 kgf	렌즈 파손
3103 본드	2.27 kgf	4.34 kgf

일반적으로 광학렌즈를 휴대폰의 카메라 렌즈로 사용할 때에는 상기 광학렌즈를 지그에 부착하고, 상기 광학렌즈가 부착된 지그를 휴대폰 케이스에 거치시켜 사용하는데, 상기 광학렌즈를 세정하지 않은 경우에는 상기 표 1에서 보는 봐와 같이 4.45kgf(AI 본드로 접착하는 경우) 및 2.27kgf(3103 본드로 접착하는 경우)의 접착력을 보이나 본 발명이 플라즈마 세정 장치로 상기 광학렌즈를 세정한 후 접착하고 그 접착력을 실험한 결과 상기 AI 본드로 사용하여 접착한 경우에는 렌즈가 파손될 정도로 강한 접착력을 보이고 있고, 상기 3103 본드는 4.34kgf의 접착력을 보이고 있다. 이를 통해 본 발명의 플라즈마 세정 장치로 세정 처리한 경우 접착력이 증가하는 것을 알 수 있다.

<실시 예 3>

본 실시 예는 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)를 이용하여 고온에서는 변형이 발생하여 저온에서 처리해야하는 저온 처리대상물을 세정하는 방법에 대해 설명한다.

플라즈마 세정 시 처리 조건에 따라 달라지기는 하지만 다수의 처리물을 사용하거나 강한 플라즈마를 발생시키는 경우 챔버의 내부 온도는 70 내지 150℃ 정도까지 상승하게 된다.

이때, 상기 처리대상물이 열에 민감하게 반응하지 않아 변형이 발생하지 않으면 무방하나 패트리 디쉬(Petri Dish) 등과 같이 100℃ 이하의 온도에서도 열변형이 발생하는 경우에는 일반적인 플라즈마 세정 장치를 이용하여 세정할 수가 없게 된다. 이때, 상기 패트리 디쉬는 폴리스틸렌으로 제조되는데 허용 온도가 -40 내지 50℃이다.

그러나, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)는 도 2a 및 도 2c를 참조하여 설명한 바와 같이 내부에 내부 통로를 구비한 전극봉(220), 상기 전극봉(220)의 양 끝단에 구비된 원터치 피팅(260) 및 상기 원터치 피팅(260)들을 연결하는 연결배관(262) 등을 구비한 냉각라인을 구비하고 있어 상기 전극봉(220) 내부에 냉각수 또는 냉각 가스를 흘릴 수 있어 챔버 내부의 온도를 50℃ 이하로 유지할 수 있다.

이때, 상기 연결배관(262)를 적절하게 상기 원터치 피팅(260)에 연결함으로써 상기 챔버 내부의 온도를 상기의 온도 이하로 유지할 수 있다.

이는 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)가 전극의 배열을 적절히 조절할 수 있고, 상기 원터치 피팅(260)이 챔버 외부에 구비되어 있어 손쉽게 냉각라인을 변경할 수 있기 때문에 상기와 같이 챔버 내부의 온도가 50℃ 이하를 유지할 수 있다.

이때, 패트리 디쉬(510)는 본 발명의 플라즈마 세정 장치(260)의 전극봉들과 냉각라인을 적절히 변경하고, 열변형 유무를 판단하기 위해 5kW의 파워로 60분간 연속으로 처리하여 세정하였다.

도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)를 이용하여 세정하기 전의 패트리 디쉬(510)의 표면과 세정한 후의 패트리 디쉬(510)의 표면에 각각 물방울(520) 및 잉크(530)을 떨어뜨리거나 칠하여 그 접촉각 및 표면에너지를 측정하였다.

상기 접촉각 및 표면에너지는 하기의 표 2에 정리하였다.

	처리 전	처리 후
접촉각	73°	5°이하
표면에너지	42 mN/m 이하	62 mN/m 이상

도 6 및 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)를 이용하여 세정하는 경우, 패트리 디쉬(510)의 표면 퍼짐성은 증가함을 알 수 있었다.

상기 패트리 디쉬(510)는 미생물이나 세포 등을 배양하는 기구로 상기 패트리 디쉬(510)의 표면 퍼짐성이 높은 경우 미생물이나 세포의 배양이 용이함으로 본 발명의 플라즈마 세정 장치(200)를 이용하여 세정하면 표면 퍼짐성이 증가함으로 미생물이나 세포의 배양이 용이해진다.

따라서, 본 발명의 플라즈마 세정 장치는 서로 대향하는 두 측벽에 각각 행과 열의 일정한 간격으로 배열된 제1전극봉용 천공들을 구비한 챔버, 상기 챔버의 제1전극봉용 천공들을 관통하며 끝단은 상기 챔버 외부로 노출되고, 중앙 부분은 상기 챔버 내부에 위치하는 전극봉들, 상기 챔버의 두 측벽 외부에 각각 구비되며, 상기 전극봉들의 끝단이 관통하는 제2전극봉용 천공을 구비한 한 쌍의 전극판, 상기 제1전극봉용 천공, 전극봉 및 전극 판 사이에 개재되어 밀폐시키면서 절연시키는 절연부재 및 상기 전극봉의 일측 끝단에 구비되며 상기 전극봉과 전극 판을 전기적으로 연결하는 고정용 너트를 구비하고 있다.

이로 인해 본 발명의 플라즈마 세정 장치는 전극 판들 및 연결배관들 등의 구조를 챔버 외부에 구비하여 챔버 내부의 구조를 최소화할 수 있고, 이로 인해 아크 발생 원인을 최소화하여 고품위의 플라즈마를 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 세정 장치는 챔버 외부에 상기 전극봉과 전극판들을 체결하는 고정용 너트를 구비함으로써 상기 전극봉의 전극 구조를 손쉽게 변경할 수 있어 원하는 형태의 플라즈마를 형성할 수 있게 되고 이로 인해 본 발명의 플라즈마 세정 장치는 처리대상물에 따라 손쉽게 구조를 변경할 수 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 세정 장치는 상기 전극봉들이 행과 열의 일정한 간격으로 구비되고, 상기 전극봉들의 행과 행 사이에 처리대상물을 수납하는 트래이가 구비됨으로써 상기 처리대상물은 수평으로 구비되고 처리됨으로써 처리대상물이 시트(sheet) 형상이거나 연성인 경우, 처리대상물의 변형없이 처리할 수 있고, 처리대상물이 대형인 경우에는 상기 전극봉들 중 일부를 제거하고 상기 대형의 처리대상물을 투입하여 세정할 수 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 세정 장치는 전극봉들이 챔버 외부로 노출되어 있고, 상기 전극봉들 끝단에 원터치 피팅을 구비하고 상기 원터치 피팅을 연결배관으로 연결하여 냉각수 또는 냉각 가스의 냉각 라인을 형성함으로써 손쉽게 냉각 라인의 형태를 변경할 수 있을 뿐만 아니라 상기 연결배관이 챔버 외부로 노출되어 있어 연결배관으로 이용될 수 있는 재질이 한정되지 않는 장점이 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명의 플라즈마 세정 장치는 챔버 내부의 구조를 최소화함으써 아크 발생 원인을 제거하고 이로 인해 고품위의 플라즈마를 생성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 세정 장치는 전극봉의 전극 구조를 손쉽게 변경할 수 있어 원하는 형태의 플라즈마를 형성할 수 있고, 이로 인해 처리대상물에 따른 구조 변경이 용이하여 다양한 처리대상물을 처리할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 세정 장치는 처리대상물을 수평으로 장입하고 처리함으로써 상기 처리대상물이 대형 또는 시트 형상이거나 연성인 경우에도 변형 없이 세정 처리할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 플라즈마 세정 장치는 원터치 피팅 및 연결배관이 챔버 외부에 구비되어 있어 냉각 라인의 형태를 변경할 수 있을 뿐만 아니라 상기 냉각 라인이 손상되어 누수 또는 냉각 가스가 누출되어도 챔버 내부를 오염시키지 않고 손쉽게 교체할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

내부와 외부를 분리하고 어느 한 측벽에는 측벽을 관통하는 제1전극봉용 천공이 복수 개 구비되어 있으며 상기 측벽과 대향하는 다른 측벽에도 상기 제1전극봉용 천공과 대응하는 제1전극봉용 천공이 복수 개 구비된 챔버;

상기 두 측벽의 대응하는 두 개의 제1전극봉용 천공을 관통하여 중앙 부분은 상기 챔버 내부에 위치하고 양 끝단은 챔버 외부로 노출된 복수 개의 전극봉;

상기 챔버의 두 측벽 외부에 각각 구비되며 상기 두 측벽에 각각 노출된 전극봉들이 관통하되, 상기 전극봉들과 직접 접촉하지 않도록 상기 전극봉의 외직경보다 직경이 큰 복수 개의 제2전극봉용 천공을 구비한 한 쌍의 전극 판;

상기 제1전극봉용 천공, 전극봉 및 전극 판 사이에 개재되며, 챔버의 내부를 밀폐시키면서 상기 챔버, 전극봉 및 전극 판을 각각 절연시키는 절연부재; 및

상기 전극봉의 일측 끝단에는 상기 전극봉과 전극 판을 전기적으로 연결하면서 상기 전극판을 고정하는 고정용 너트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 한 쌍의 전극 판 중 어느 하나는 캐소드 전극 판이고, 나머지 하나는 애노드 전극 판이며, 상기 전극봉들 중 상기 캐소드 전극 판과 고정용 너트로 체결 된 전극봉들은 캐소드 전극봉들이고, 상기 애노드 전극 판과 고정용 너트로 체결된 전극봉들은 애노드 전극봉들인 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 전극봉들은 상기 전극봉의 내부에 내부 통로를 구비하고 있고, 상기 내부 통로로는 냉각수 또는 냉각 가스가 흐르는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 전극봉들 각각의 양 끝단에는 원터치 피팅을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 전극봉의 일측 끝단에 구비된 원터치 피팅과 다른 전극봉의 일측 끝단에 구비된 원터치 피텅을 연결하는 연결배관을 구비하여 상기 두 전극봉의 내부 통로를 연결하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제1전극봉용 천공들을 구비한 측벽의 내벽에는 상기 제1전극봉용 천공 사이에 위치하는 가이드 슬롯을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 전극 판들 각각과 챔버 사이를 일정 간격으로 이격시키면서 상기 전극판들을 고정하는 절연된 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제1전극봉용 천공들은 상기 챔버의 측벽에 일정 간격의 행과 열로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 장치.