KR100842837B1

KR100842837B1 - 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치

Info

Publication number: KR100842837B1
Application number: KR1020070052512A
Authority: KR
Inventors: 신태균
Original assignee: (주)아이티씨코리아
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2008-07-02

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼, 액정표시소자(LCD 등), 인쇄회로기판 등과 같은 처리대상물의 표면에 형성된 유기물 및 탄화물을 다수의 플라즈마 토출영역으로부터 토출되는 플라즈마를 통해 수회에 걸쳐 세정함으로써 처리대상물의 표면에 대한 세정효과를 배가시킬 수 있도록 한 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치는, 플라즈마 방전을 위한 내부공간이 형성되며 그 하단이 개방되는 챔버와, 상기 챔버의 내측에 결합되는 유전체패널과, 상기 유전체패널의 상부면에 고정되며 상기 유전체패널에 접하는 하단이 다수개로 분기되는 제 1 전극과, 상기 챔버의 하단에 결합되어 상기 챔버의 하부면을 폐쇄시키며 상기 제 1 전극의 분기된 하단과 상응하는 위치에는 다수의 플라즈마토출공이 배열형성되어 상기 챔버의 내부에서 발생된 플라즈마가 다수의 토출영역을 통해 토출되어 처리대상물에 제공되도록 하는 제 2 전극과, 상기 챔버에 설치되고 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 플라즈마 방전에 필요한 고주파전압을 인가하는 고주파전압제공부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

플라즈마, 세정장치, 챔버, 유전체패널, 전극, 고주파전압제공부

Description

다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치{CLEANING DEVICE WITH A NUMBER OF PLASMA EMITTING ZONE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치의 부분절결사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치의 작동단면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치의 작동단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 1' : 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치

3 : 처리대상물

5 : 컨베이어

10 : 쳄버

11 : 제 1 결합홈

13 : 제 2 결합홈

20 : 유전체패널

30, 30' : 제 1 전극

31, 31'

40 : 제 2 전극

41 : 결합돌기

43 : 플라즈마토출공

50 : 고주파전압제공부

60 : 상부패널

61 : 체결구

70 : 코일스프링

본 발명은 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 웨이퍼, 액정표시소자(LCD 등), 인쇄회로기판 등과 같은 처리대상물의 표면에 형성된 유기물 및 탄화물을 다수의 플라즈마 토출영역으로부터 토출되는 플라즈마를 통해 수회에 걸쳐 세정함으로써 처리대상물의 표면에 대한 세정효과를 배가시킬 수 있도록 한 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼, 액정표시소자(LCD 등) 등을 제조하기 위해서는, 기판 상에 유전체 물질 등을 박막으로 증착하는 박막증착공정과, 감광성 물질(포토레지스트)을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토리소그라피(photolithography)공정과, 선택된 영역의 박막을 제거하여 패터닝하는 식각공정. 기판 상에 형성된 잔류물을 제거하기 위한 세정공정 등을 필수적으로 거치게 된다.

최근에는 고주파 전력을 이용하여 공정가스를 이온화시켜 플라즈마 상태로 활성화시킨 다음, 이를 이용하여 증착, 식각, 세정공정을 수행하는 플라즈마를 이용한 공정장치가 많이 이용되고 있는데, 이러한 플라즈마를 이용한 공정장비는 고주파 전원을 이용하여 2개의 전극 사이에 강력한 전계를 형성하고 이 전계에 의해 가속된 전자와 중성기체의 충돌을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 용량결합식과, 챔버의 외부에 설치된 안테나코일에 의해 챔버 내부에 유도되는 유도자기장과 이에 결합하는 유도전계를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 유도결합식으로 나누어지며, 이 중에서 용량결합식이 많이 사용되고 있다.

특히 반도체 웨이퍼, 액정표시소자(LCD 등) 등을 제조하기 위한 기판이 박막증착공정, 포토리소그라피공정, 식각공정 등이 거치게 될 경우 그 표면 상에 유기물 및 탄화물이 자연적으로 형성되는데, 이러한 유기물 및 탄화물을 제거하기 위한 종래의 대기압 플라즈마를 이용한 세정장치의 경우에는 챔버 내부에 설치된 2개의 전극에 고주파전압을 제공하여 챔버 내에 충진된 공정가스와 반응시켜 플라즈마를 발생키고 이렇게 발생된 플라즈마를 챔버의 하부로 토출시켜 컨베이어 등에 의해 이 챔버 하부로 지나가는 처리대상물에 제공되도록 함으로써 처리대상물의 표면이 세정되도록 하는 구조를 가진다.

그러나 전술한 구조를 가지는 종래의 대기압 플라즈마를 이용한 세정장치의 경우에는 챔버의 하부로부터 플라즈마가 토출됨에 따라 처리대상물의 표면에 대한 세정작업이 단지 1회만 제공될 수 있어 세정효과가 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 전술한 구조를 가지는 종래의 대기압 플라즈마를 이용한 세정장치의 경우에는 상부에 구비되는 제 1 전극이 그 하부의 유전체패널과 접촉되어 있기는 하지만 이들의 접촉상태를 계속적으로 구속할 강제수단이 전혀 없는 구조로 형성됨에 따라 제 1 전극과 그 하부의 유전체패널의 접촉상태가 제대로 유지되지 못할 수 있는 문제점이 있고, 그 결과 플라즈마의 발생효율이 떨어지는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼, 액정표시소자(LCD 등), 인쇄회로기판 등과 같은 처리대상물의 표면에 형성된 유기물 및 탄화물을 다수의 플라즈마 토출영역으로부터 토출되는 플라즈마를 통해 수회에 걸쳐 세정함으로써 처리대상물의 표면에 대한 세정효과를 배가시킬 수 있도록 한 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상부에 구비되는 제 1 전극과 그 하부의 유전체패널의 접촉상태를 강제적으로 구속함에 따라 제 1 전극과 유전체패널의 접촉상태가 계속적으로 유지될 수 있어 플라즈마 발생효율을 증대시킬 수 있도록 한 다수의 플라 즈마 토출영역을 구비하는 세정장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 플라즈마를 이용하여 반도체 웨이퍼, 액정표시소자(LCD 등), 인쇄회로기판 등과 같은 처리대상물의 표면에 형성된 유기물 및 탄화물을 제거하는 세정장치에 있어서, 플라즈마 방전을 위한 내부공간이 형성되며 그 하단이 개방되는 챔버와, 상기 챔버의 내측에 결합되는 유전체패널과, 상기 유전체패널의 상부면에 고정되며 상기 유전체패널에 접하는 하단이 다수개로 분기되는 제 1 전극과, 상기 챔버의 하단에 결합되어 상기 챔버의 하부면을 폐쇄시키며 상기 제 1 전극의 분기된 하단과 상응하는 위치에는 다수의 플라즈마토출공이 배열형성되어 상기 챔버의 내부에서 발생된 플라즈마가 다수의 토출영역을 통해 토출되어 처리대상물에 제공되도록 하는 제 2 전극과, 상기 챔버에 설치되고 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 플라즈마 방전에 필요한 고주파전압을 인가하는 고주파전압제공부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 유전체패널의 상부에 소정높이로 이격되어 고정되는 상부패널과, 상기 상부패널과 제 1 전극 사이에 개재되어 상기 제 1 전극을 상기 유전체패널 측으로 탄성바이어스되도록 하는 코일스프링;을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제 1 전극의 상부면에는 수용홈 이 형성되고, 상기 코일스프링은 상기 수용홈 내에 수용되어 상기 상부패널과 제 1 전극 사이에 개재될 수 있다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 제 1 전극의 하단은 2개 또는 3개로 분기되어 형성될 수 있다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치(1)의 부분절결사시도가 도시되고, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치(1)의 작동단면도가 도시되며, 도 3에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치(1)의 작동단면도가 도시된다.

본 발명에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치(1, 1')는, 플라즈마를 이용하여 반도체 웨이퍼, 액정표시소자(LCD 등), 인쇄회로기판 등과 같은 처리대상물(3)의 표면에 형성된 유기물 및 탄화물을 제거하는 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 플라즈마 방전을 위한 내부공간이 형성되며 그 하단이 개방되는 챔버(10)와, 챔버(10)의 내측에 결합되는 유전체패널(20)과, 유전체 패널(20)의 상부면에 고정되며 유전체패널(20)에 접하는 하단이 다수개로 분기되는 제 1 전극(30, 30')과, 챔버(10)의 하단에 결합되어 챔버(10)의 하부면을 폐쇄시키며 제 1 전극(30, 30')의 분기된 하단과 상응하는 위치에는 다수의 플라즈마토출공(43)이 배열형성되어 챔버(10)의 내부에서 발생된 플라즈마가 다수의 토출영역을 통해 토출되어 처리대상물(3)에 제공되도록 하는 제 2 전극(40)과, 챔버(10)에 설치되고 제 1 전극(30, 30') 및 제 2 전극(40) 사이에 플라즈마 방전에 필요한 고주파전압을 인가하는 고주파전압제공부(50)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치를 제공함에 의해 달성된다.

여기서, 챔버(10)는 본 발명에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치(1, 1')의 본체프레임을 형성하는 것으로, 그 내부에는 플라즈마 방전을 위한 내부공간이 형성되며 하부면은 개방된다.

챔버(10)의 내벽에는 차후에 설명될 유전체패널(20)의 결합을 위한 제 1 결합홈(11)이 형성되고, 챔버(10)의 개방된 하단에는 차후에 설명될 제 2 전극(40)의 결합을 위한 제 2 결합홈(13)이 형성된다. 또한 챔버(10)에는 플라즈마 방전을 위한 중성기체를 챔버(10) 내로 공급하는 기체공급관(도시되지 않음)이 연결된다. 또한 챔버(30)의 상부는 덮개(15)에 의해 개폐가능하게 구성된다.

전술한 챔버(10)의 제 1 결합홈(11)에는 유전체패널(20)이 끼워져 결합되는데, 이 유전체패널(20)은 안정한 상태의 방전을 유지하기 위해 제 1 전극(30)의 표면에 유전체를 형성시켜 유전체를 통해 더 많은 2차 전자가 방출되도록 함으로써 플라즈마 방전이 더욱 활발히 일어날 수 있도록 하는 것으로, 유전율이 높을 수록 더 많은 수의 2차 전자가 방출되므로 유리, 석영, 또는 산화알루미늄과 같은 유전율이 높은 재질로 형성된다.

전술한 유전체패널(20)의 상부면에는 제 1 전극(30, 30')이 고정되는데, 이 제 1 전극(30, 30')은 고주파전압이 가해질 경우 2차 전자를 방출시키는 역할을 하는 것으로, 플라즈마에 의한 세정작업이 수회에 걸쳐 이루어질 수 있도록 유전체패널(20)에 접하는 하단이 다수개로 분기되어 형성된다.

제 1 전극(30, 30')의 하단은 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이 2개로 분기되어 형성(도면부호 30에 해당)될 수도 있고, 도 3에 도시되는 바와 같이 3개로 분기되어 형성(도면부호 30에 해당)될 수도 있으며, 실시예에 따라서는 그 이상의 수로도 분기되어 형성될 수 있다.

전술한 챔버(10)의 제 2 결합홈(13)에는 제 2 전극(40)이 결합되어 챔버(10)의 하부면을 폐쇄시키는데, 이 제 2 전극(40)은 챔버(10)의 내부에서 발생된 플라즈마가 다수의 토출영역을 통해 토출되어 처리대상물(3)에 제공되도록 하는 것으로, 제 1 전극(30, 30')의 분기된 하단과 상응하는 위치 상에는 챔버(10) 내부에서 형성된 플라즈마를 챔버(10)의 하부로 토출시키는 다수의 플라즈마토출공(43)이 배열형성된다. 제 2 전극(40)의 양측에는 챔버(10)의 제 2 결합홈(13)에 끼워져 결합가능한 결합돌기(41)가 형성된다.

따라서 본 발명에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치(1, 1')의 경우에는, 챔버(10)의 내부에서 제 1 전극(30, 30') 및 제 2 전극(40) 사이의 방전에 의해 형성된 플라즈마가 제 1 전극(30, 30')의 분기된 하단과 상응하는 위치에 형성된 제 2 전극(40)의 플라즈마토출공(43)을 통해서만 토출되므로 챔버(10)의 하부로 처리대상물(3)이 컨베이어(5)에 의해 공급될 경우 수회에 걸쳐 세정작업이 이루어질 수 있어 처리대상물(3)의 표면에 형성된 유기물 및 탄화물을 완벽히 제거할 수 있게 된다.

전술한 챔버(10) 상에는 고주파전압제공부(50)가 설치되는데, 이 고주파전압제공부(50)는 제 1 전극(30, 30') 및 제 2 전극(40) 사이에 플라즈마 방전에 필요한 고주파전압을 인가하는 역할을 한다.

또한, 본 발명에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치(1, 1')에서는 제 1 전극(30, 30')과 유전체패널(20)의 접촉상태를 강제적으로 구속함에 따라 제 1 전극(30, 30')과 유전체패널(20)의 접촉상태가 계속적으로 유지될 수 있어 플라즈마 발생효과가 증대되도록 형성되는 것이 바람직한데, 이를 위해 유전체패널(20)의 상부에 소정높이로 이격되어 고정되는 상부패널(60)과, 상부패널(60)과 제 1 전극(30, 30') 사이에 개재되어 제 1 전극(30, 30')을 유전체패널(20) 측으로 탄성바이어스되도록 하는 코일스프링(70)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서 상부패널(60)은 제 1 전극(30, 30')을 유전체패널(20) 측으로 탄성바이어스시키기 위한 고정면을 형성하는 것으로, 테프론 재질로 제조되는 것이 바람직하며 일단이 유전체패널(20)에 결합되는 체결구(61)에 의해 제 1 전극(30, 30')의 상단 높이로 이격되어 고정된다.

상부패널(60)과 제 1 전극(30, 30') 사이에는 코일스프링(70)이 개재되는데, 이 코일스프링(70)은 그 일단이 고정면인 상부패널(60)에 지지되어 그 타단에 접하 는 제 1 전극(30, 30')을 유전체패널(20) 측으로 밀어 탄성바이어스시키는 역할을 하는 것으로, 코일스프링(70)이 상부패널(60)과 제 1 전극(30, 30') 사이에 안정적으로 개재될 수 있도록 제 1 전극(30, 30')의 상부면에는 수용홈(31, 31')이 형성되고, 코일스프링(70)은 수용홈(31, 31') 내에 수용되어 상부패널(60)과 제 1 전극(30, 30') 사이에 개재되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치(1, 1')의 전체작동을 설명하면 다음과 같다:

우선 챔버(10)의 하부로 컨베이어(5)를 통해 반도체 웨이퍼, 액정표시소자(LCD 등), 인쇄회로기판 등과 같은 처리대상물(3)이 이송된다.

이 상태에서 고주파전압발생부(50)에 의해 제 1 전극(30, 30')과 제 2 전극(40) 사이에 고주파전압이 인가되면 방전에 의해 제 1 전극(30, 30')의 분기된 하단과 접하는 유전체패널(20) 영역에서 다량의 2차 전자가 방출되어 챔버(10) 내에 이미 충전된 중성기체와 충돌되면서 플라즈마가 발생된다.

이렇게 발생된 플라즈마는 제 1 전극(30, 30')의 분기된 하단과 상응하는 위치에 형성된 제 2 전극(40)의 플라즈마토출공(43)을 통해서만 토출되므로 챔버(10)의 하부로 처리대상물(3)이 컨베이어(5)에 의해 공급될 경우 수회에 걸쳐 세정작업이 이루어질 수 있어 처리대상물(3)의 표면에 형성된 유기물 및 탄화물을 완벽히 제거할 수 있게 된다.

뿐만 아니라 상부패널(60)과 제 1 전극(30, 30') 사이에 개재된 코일스프링 (70)에 의해 제 1 전극(30, 30')이 유전체패널(20) 측으로 탄성바이어스됨에 따라제 1 전극(30, 30')과 유전체패널(20) 사이의 접촉상태가 계속적으로 유지될 수 있어 2자 전자의 방출량이 증가되고 그 결과 플라즈마 발생효율도 대폭 증대될 수 있어 플라즈마에 의한 처리대상물(3)의 세정효과를 더욱 증가시킬 수 있게 된다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치에 의하면, 상부에 구비되는 제 1 전극의 하단이 다수개로 분기되고 하부에 구비되는 제 2 전극에는 제 1 전극의 하단에 상응하는 위치에 플라즈마토출공이 형성되어 챔버 하부로 다수의 플라즈마 토출영역을 형성함에 따라, 처리대상물의 표면에 형성된 유기물 및 탄화물이 다수의 플라즈마 토출영역으로부터 토출되는 플라즈마를 통해 수회에 걸쳐 세정됨으로써 처리대상물의 표면에 대한 세정효과를 배가시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 코일스프링을 이용하여 제 1 전극이 유전체패널 측으로 탄설고정됨에 따라 제 1 전극과 유전체패널의 접촉상태가 계속적으로 유지될 수 있어 플라즈마 발생효율이 대폭 증대되는 탁원한 효과가 있다.

Claims

플라즈마를 이용하여 반도체 웨이퍼, 액정표시소자, 인쇄회로기판 등과 같은 처리대상물의 표면에 형성된 유기물 및 탄화물을 제거하는 세정장치에 있어서,

플라즈마 방전을 위한 내부공간이 형성되며 그 하단이 개방되는 챔버;

상기 챔버의 내측에 결합되는 유전체패널;

상기 유전체패널의 상부면에 고정되며 상기 유전체패널에 접하는 하단이 다수개로 분기되는 제 1 전극;

상기 챔버의 하단에 결합되어 상기 챔버의 하부면을 폐쇄시키며 상기 제 1 전극의 분기된 하단과 상응하는 위치에는 다수의 플라즈마토출공이 배열형성되어 상기 챔버의 내부에서 발생된 플라즈마가 다수의 토출영역을 통해 토출되어 처리대상물에 제공되도록 하는 제 2 전극; 및

상기 챔버에 설치되고 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 플라즈마 방전에 필요한 고주파전압을 인가하는 고주파전압제공부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치.
청구항 1에 있어서,

상기 유전체패널의 상부에 소정높이로 이격되어 고정되는 상부패널; 및

상기 상부패널과 제 1 전극 사이에 개재되어 상기 제 1 전극을 상기 유전체 패널 측으로 탄성바이어스되도록 하는 코일스프링;을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치.
청구항 2에 있어서,

상기 제 1 전극의 상부면에는 수용홈이 형성되고, 상기 코일스프링은 상기 수용홈 내에 수용되어 상기 상부패널과 제 1 전극 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 제 1 전극의 하단은 2개 또는 3개로 분기되어 형성되는 것을 특징으로 하는 다수의 플라즈마 토출영역을 구비하는 세정장치.