KR100988291B1 - Apparatus for surface treatment with plasma in atmospheric pressure having parallel plates type electrode structure - Google Patents

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Abstract

본 발명의 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치를 이용하여 피처리물을 표면처리하는 방법은, 전압이 인가되는 평판형의 파워 전극과, 이 파워 전극과 대향하도록 설치되어 플라즈마 발생공간을 형성하고 접지되는 접지 전극을 구비하는 대기압 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치를 이용하여, 상기 플라즈마 발생공간에서 생성된 플라즈마로 피처리물을 표면처리하는 방법으로서, 상기 플라즈마 발생공간으로부터 피처리물 표면까지의 거리를 7~100mm, 보다 바람직하게는 10~100mm로 유지하면서 상기 피처리물을 표면처리하는 것을 특징으로 한다.The method for surface-treating a workpiece using the parallel plate-type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus of the present invention includes a plate-type power electrode to which a voltage is applied, and is disposed to face the power electrode to form a plasma generating space and ground. A method of surface treatment of a workpiece with a plasma generated in the plasma generating space by using an atmospheric pressure parallel plate type atmospheric plasma surface treatment apparatus having a ground electrode, the distance from the plasma generating space to the surface of the workpiece. It characterized in that the surface of the object to be treated while maintaining the 7 to 100mm, more preferably 10 to 100mm.

또한, 본 발명의 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치는, 상기의 표면처리 방법에 적합하도록 접지 전극의 두께를 3~50mm, 보다 바람직하게는 7~50mm로 설정함으로써 플라즈마 발생공간으로부터 피처리물 표면까지의 거리를 이격시킬 수 있다.In addition, in the parallel plate type atmospheric plasma surface treatment apparatus of the present invention, the thickness of the ground electrode is set to 3 to 50 mm, more preferably 7 to 50 mm so as to be suitable for the surface treatment method described above. Can be spaced apart.

대기압 플라즈마, 표면처리 장치, 플라즈마 발생부, 이격 거리 Atmospheric pressure plasma, surface treatment device, plasma generator, separation distance

Description

평행 평판형 전극 구조를 구비하는 대기압 플라즈마 표면처리 장치{Apparatus for surface treatment with plasma in atmospheric pressure having parallel plates type electrode structure}Apparatus for surface treatment with plasma in atmospheric pressure having parallel plates type electrode structure}

본 발명은 대기압 플라즈마 표면처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 서로 평행한 평판형 전극 구조를 가지는 대기압 플라즈마 표면처리 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus and method, and more particularly to an atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus and method having a flat electrode structure parallel to each other.

일반적으로, 피처리물인 기판의 표면을 처리하는 방법, 예를 들면 기판의 표면으로부터 유기 물질과 같은 오염물의 제거, 레지스트(resist)의 제거, 유기 필름의 접착, 표면 변형, 필름 형성의 향상, 금속 산화물의 환원, 또는 액정용 유리 기판의 세정 등을 위해서는 크게 화학 약품을 이용한 방법과 플라즈마를 이용한 방법이 있다. 이 중에서 화학 약품을 이용한 방법은 화학 약품이 환경에 악영향을 미친다는 단점이 있다.Generally, a method for treating the surface of a substrate to be processed, for example, removal of contaminants such as organic substances from the surface of the substrate, removal of resist, adhesion of organic films, surface deformation, improvement of film formation, metal For reduction of oxides or cleaning of glass substrates for liquid crystals, there are largely methods using chemicals and methods using plasma. Among them, the method using a chemical has a disadvantage that the chemical adversely affects the environment.

플라즈마를 이용한 표면처리의 일 예로는 저온ㆍ진공 상태의 플라즈마를 이용하는 방법이 있다. 저온ㆍ진공 플라즈마를 이용한 표면처리 방법은 저온ㆍ저압의 진공조 내에 플라즈마를 발생시켜 이를 기판의 표면과 접촉시켜 기판 표면을 처리 하는 것이다. 이러한 저온ㆍ진공 상태의 플라즈마를 이용하는 표면처리 방법은 우수한 표면처리 효과에도 불구하고 널리 이용되지는 않고 있는 실정이다. 이것은 저압을 유지하기 위해 진공 장치가 필요하게 되므로 연속공정에 적용하기 곤란하고, 플라즈마의 평균 충돌 거리가 길어 플라즈마 발생부와 피처리물의 거리가 커져 소형화에 부적합하기 때문이다. 이에 따라 최근에는 대기압 상태에서 플라즈마를 발생시켜 기판의 표면처리에 이용하고자 하는 연구가 매우 활발히 이루어지고 있다.As an example of surface treatment using plasma, there is a method using plasma in a low temperature and vacuum state. In the surface treatment method using a low temperature and vacuum plasma, a plasma is generated in a vacuum chamber of low temperature and low pressure, which is in contact with the surface of the substrate to treat the surface of the substrate. The surface treatment method using the plasma of such low temperature and vacuum state is not widely used despite the excellent surface treatment effect. This is because it is difficult to apply to a continuous process because a vacuum device is required to maintain a low pressure, and the average collision distance of the plasma is long, so that the distance between the plasma generating unit and the object to be processed becomes large and unsuitable for miniaturization. Accordingly, in recent years, research has been actively conducted to generate plasma under atmospheric pressure and use it for surface treatment of substrates.

이러한 대기압 플라즈마를 이용한 기판 표면처리 장치로서 서로 평행하게 마주보는 상하부전극 구조를 구비하는 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치는 대한민국 특허등록 제0476136호 등에 개시되어 있다. 도 1에 나타난 바와 같이, 종래의 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치(10)는, 처리가스가 유입되는 제1 유입구(11a) 및 처리가스의 저장을 위한 저장공간(11b)을 구비하는 처리가스 저장부(11) 및, 서로 마주보도록 설치된 상부전극(12)과 하부전극(13)을 구비한다. As a substrate surface treatment apparatus using such an atmospheric plasma, a parallel plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus having upper and lower electrode structures facing in parallel with each other is disclosed in Korean Patent Registration No. 0476136. As shown in FIG. 1, the conventional parallel plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus 10 includes a processing gas including a first inlet port 11a through which the processing gas is introduced and a storage space 11b for storing the processing gas. The storage unit 11 and the upper electrode 12 and the lower electrode 13 provided to face each other are provided.

처리가스는 제1 유입구(11a)를 통하여 저장공간(11b)으로 유입되고, 저장공간(11b)에 저장된 처리가스는 상부전극(12) 외측에 형성된 제2 유입구(11c)를 통하여 상부전극(12)과 하부전극(13) 사이의 공간인 플라즈마 발생공간(15)으로 유입된다. 처리가스는 플라즈마 발생공간(15)에서 교류 전압에 의하여 플라즈마로 변환된 후, 하부전극(13)에 형성된 유출구(13a)를 통하여 아래로 배출되고, 아래로 배출된 플라즈마는 기판(1)을 처리하게 된다. 한편, 미설명 참조부호 16은 전극(12)을 냉각시키는 방열기이고, 17은 절연체이다.The processing gas is introduced into the storage space 11b through the first inlet 11a, and the processing gas stored in the storage space 11b is connected to the upper electrode 12 through the second inlet 11c formed outside the upper electrode 12. And flows into the plasma generating space 15, which is a space between the lower electrode 13 and the lower electrode 13. The process gas is converted into plasma by the alternating voltage in the plasma generating space 15, and then discharged downward through the outlet 13a formed in the lower electrode 13, and the plasma discharged downward processes the substrate 1. Done. On the other hand, reference numeral 16 is a radiator for cooling the electrode 12, 17 is an insulator.

상기와 같은 대기압 플라즈마 표면처리 장치(10)는, 통상 플라즈마 중의 하 전 입자에 의한 표면처리를 주로 이용하였고, 이를 위해 플라즈마 발생공간(15)과 피처리물인 기판(1)과의 거리를 매우 가깝게 하였다. 즉, 도 1에서는 플라즈마 발생공간(15)과 기판(1) 간의 거리가 비교적 먼 것처럼 도시되어 있으나, 실제로 플라즈마의 하전 입자에 의한 표면처리가 가능하게 하기 위해서는, 기판(1)을 장치(10)에 매우 근접시켜 사용하였다. 플라즈마 발생공간(15)과 기판(1)간의 거리는 사용가스나 방전 방식에 따라 약간의 차이가 있기는 하지만, 예를 들어, 3~7mm 정도, 아무리 멀더라도 10mm를 넘지 않는다. 이 거리가 7mm를 넘으면 피처리물의 표면처리 효과가 떨어지고, 10mm를 넘으면 처리 효과가 거의 없기 때문이다.As described above, the atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus 10 mainly uses surface treatment by charged particles in the plasma. For this purpose, the distance between the plasma generating space 15 and the substrate 1 to be processed is very close. It was. That is, although the distance between the plasma generating space 15 and the substrate 1 is shown as being relatively distant in FIG. 1, in order to enable surface treatment with charged particles of plasma, the substrate 1 is provided with the apparatus 10. Used very close to Although the distance between the plasma generating space 15 and the substrate 1 varies slightly depending on the gas used and the discharge method, for example, about 3 to 7 mm, no matter how far, it does not exceed 10 mm. This is because if the distance exceeds 7 mm, the surface treatment effect of the object is inferior, and if it exceeds 10 mm, there is almost no treatment effect.

한편, 이러한 통상의 플라즈마의 하전 입자에 의한 표면처리는 피처리물인 기판 상에 하전 입자를 축적시키기 되는데, 반도체 공정과 같이 미세 공정에서는 이러한 하전 입자에 의한 손상(charge damage)이 야기될 수 있다. 더욱이, 점점 미세화되는 반도체 공정의 선폭을 고려한다면, 하전 입자에 의한 손상은 무시할 수 없게 된다. On the other hand, the surface treatment by the charged particles of the conventional plasma accumulate the charged particles on the substrate to be processed, in the fine process such as semiconductor process may cause damage (charge damage) by such charged particles. Moreover, considering the line width of the increasingly finer semiconductor process, the damage caused by the charged particles cannot be ignored.

이렇게 대기압 플라즈마 표면처리 장치는 그 장점 즉, 소형화와 연속공정에 적용가능하다는 점을 살리기 위해 플라즈마 중의 하전 입자에 의한 표면처리를 주로 이용하였지만, 플라즈마 중에는 전기적으로는 중성이지만 화학적으로 활성이 높은 화학적 반응성 가스 또는 라디칼(이하, 화학적 활성종이라 한다)이 존재하고, 이에 의한 표면처리 또한 가능하다. 그러나, 기존의 대기압 플라즈마 표면처리 장치는 상술한 바와 같이, 하전 입자에 의한 표면처리에 입각하여 설계되고 사용되었기 때문에, 화학적 활성종을 이용한 표면처리에는 적합하지 않다.The atmospheric plasma surface treatment apparatus mainly uses the surface treatment by the charged particles in the plasma in order to take advantage of its advantages, that is, miniaturization and applicable to the continuous process, but the chemically active chemically active chemically active in the plasma Gases or radicals (hereinafter referred to as chemically active species) are present, whereby surface treatment is also possible. However, since the conventional atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus is designed and used based on the surface treatment by charged particles as described above, it is not suitable for the surface treatment using chemically active species.

또한, 기존의 대기압 플라즈마 표면처리 장치는, 하전 입자를 주로 이용하든 화학적 활성종을 주로 이용하든, 저온ㆍ진공 플라즈마 표면처리 장치에 비해 플라즈마의 생성 및 이용 효율이 매우 낮다.In addition, the conventional atmospheric plasma surface treatment apparatus, which mainly uses charged particles or chemically active species, has a very low generation and utilization efficiency of plasma compared to low temperature and vacuum plasma surface treatment apparatus.

따라서, 본 발명은 하전 입자에 의한 손상을 방지하고, 화학적 활성종에 의한 표면처리에 적합한 대기압 플라즈마 표면처리 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus and method for preventing damage caused by charged particles and suitable for surface treatment by chemically active species.

또한, 본 발명은 플라즈마의 생성 및 이용 효율이 높은 대기압 플라즈마 표면처리 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide an atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus and method having high plasma generation and utilization efficiency.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치는, 전압이 인가되는 평판형의 파워 전극과; 및 상기 파워 전극의 하부에 파워 전극과 대향하도록 설치되어 하부 플라즈마 발생공간을 형성하고, 플라즈마와 플라즈마로 전환되지 아니한 처리가스가 유출되는 유출구가 다수 개 형성된 평판형의 하부 접지 전극;을 구비하고, 상기 하부 접지 전극의 두께가 3~50mm, 보다 바람직하게는 7~50mm인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a parallel plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus according to an aspect of the present invention includes a plate type power electrode to which a voltage is applied; And a flat bottom lower electrode disposed on the lower portion of the power electrode so as to face the power electrode to form a lower plasma generating space, and having a plurality of outlets through which the processing gas which is not converted into plasma and plasma is discharged. The lower ground electrode has a thickness of 3 to 50 mm, more preferably 7 to 50 mm.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치를 이용하여 피처리물을 표면처리하는 방법은, 전압이 인가되는 평판형의 파워 전극과, 이 파워 전극과 대향하도록 설치되어 플라즈마 발생공간을 형성하고 접지 되는 접지 전극을 구비하는 대기압 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치를 이용하여, 상기 플라즈마 발생공간에서 생성된 플라즈마로 피처리물을 표면처리하는 방법으로서, 상기 플라즈마 발생공간으로부터 피처리물 표면까지의 거리를 7~100mm, 보다 바람직하게는 10~100mm로 유지하면서 상기 피처리물을 표면처리하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for surface-treating an object using a parallel plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus according to another aspect of the present invention includes a plate-type power electrode to which a voltage is applied, and is provided so as to face the power electrode and the plasma A method of surface-treating an object with plasma generated in the plasma generating space by using an atmospheric pressure parallel plate type atmospheric plasma surface treatment apparatus having a grounding electrode formed therein and grounded. It is characterized by surface treatment of the workpiece while maintaining the distance to the surface of the workpiece at 7-100 mm, more preferably 10-100 mm.

본 발명에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.The parallel plate type atmospheric plasma surface treatment apparatus according to the present invention has the following effects.

첫째, 표면처리 장치의 플라즈마 발생공간과 피처리물인 기판 간의 거리를 종래에는 상정할 수 없었던 정도로 이격시킴으로써, 하전 입자에 의한 손상을 방지하고 화학적 활성종에 의한 표면처리를 효과적으로 수행할 수 있다. First, by separating the distance between the plasma generating space of the surface treatment apparatus and the substrate to be processed to an extent not conventionally assumed, it is possible to prevent damage by charged particles and to effectively perform surface treatment by chemically active species.

둘째, 기판과 대면하는 접지 전극의 두께를 증대시킴으로써 토출되는 하전 입자를 감소시키고 접지 전극의 냉각수단을 마련할 수 있어 화학적 활성종에 의한 표면처리를 효과적으로 수행할 수 있다.Second, by increasing the thickness of the ground electrode facing the substrate it is possible to reduce the discharged charged particles and to provide a cooling means of the ground electrode can effectively perform the surface treatment by chemically active species.

셋째, 플라즈마 발생공간을 복수 개 마련함으로써, 진공 플라즈마 방식이 아님에도 불구하고, 플라즈마의 전환 및 이용 효율을 현저하게 높일 수 있다.Third, by providing a plurality of plasma generating spaces, it is possible to significantly increase the conversion and utilization efficiency of the plasma despite being not a vacuum plasma system.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 개념을 설명한다.First, the concept of the present invention will be described with reference to FIG. 2.

본 발명의 특징 중의 하나는 플라즈마 발생공간이 2 이상 복수로 마련된다는 점이다. 즉, 플라즈마 발생공간은 고주파 고전압 전원이 연결되는 파워 전극과 접지되는 접지 전극을 대향시킴으로써 형성되는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 접지 전극을 상부 접지 전극(제1 접지 전극)(31)과 하부 접지 전극(제2 접지 전극)(32)으로 두 개 마련함으로써, 각각 파워 전극(제1 파워 전극)(21)과의 사이 공간으로 정의되는 상부 플라즈마 발생공간(제1 플라즈마 발생공간)(41)과 하부 플라즈마 발생공간(제2 플라즈마 발생공간)(42)이 형성된다.One of the features of the present invention is that two or more plasma generating spaces are provided. That is, the plasma generating space is formed by opposing the power electrode to which the high frequency high voltage power is connected and the ground electrode to be grounded. As shown in FIG. 2, the ground electrode is connected to the upper ground electrode (first ground electrode) 31 and the lower portion. By providing two ground electrodes (second ground electrodes) 32, upper plasma generating spaces (first plasma generating spaces) 41 defined as spaces between the power electrodes (first power electrodes) 21, respectively. And a lower plasma generating space (second plasma generating space) 42 are formed.

또한, 상부 접지 전극(31)의 주변부에는 처리가스가 유입되는 상부 가스 통로(제1 가스 통로)(51)가 형성되고, 파워 전극(21)의 중앙부에는 하부 가스 통로(제2 가스 통로)(52)가 형성되며, 하부 접지 전극(32)에는 상부 및 하부 플라즈마 발생공간(41,42)에서 생성된 플라즈마와 플라즈마로 전환되지 않은 처리가스가 유출되는 유출구(53)가 다수 개 형성된다. In addition, an upper gas passage (first gas passage) 51 through which processing gas flows is formed in the periphery of the upper ground electrode 31, and a lower gas passage (second gas passage) in the central portion of the power electrode 21 ( 52 is formed, and a plurality of outlets 53 are formed in the lower ground electrode 32 through which the plasma generated in the upper and lower plasma generating spaces 41 and 42 and the processing gas which is not converted into plasma flow out.

이와 같이 구성된 대기압 플라즈마 표면처리 장치에 의하면, 상부 가스 통 로(51)를 통해 유입된 처리가스가 상부 플라즈마 발생공간(41)에서 플라즈마로 전환되고, 이 전환된 플라즈마와 플라즈마로 전환되지 않은 처리가스는 하부 가스 통로(52)를 통해 하부 플라즈마 발생공간(42)으로 유입되어 상부 플라즈마 발생공간(41)에서 플라즈마로 전환되지 않은 처리가스가 다시 플라즈마로 전환된다. 따라서, 플라즈마 발생공간을 복수 개 마련함으로써 플라즈마의 생성 및 이용 효율을 종래에 비해 현저하게 향상시킬 수 있다. 특히, 이렇게 플라즈마 발생공간을 다중으로 설치하는 경우 오존이나 불화수소와 같은 화학적 활성종의 형성에 유리하다.According to the atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus configured as described above, the processing gas introduced through the upper gas passage 51 is converted into plasma in the upper plasma generating space 41, and the converted plasma and the processing gas not converted into plasma. The process gas flowing into the lower plasma generating space 42 through the lower gas passage 52 and not converted into plasma in the upper plasma generating space 41 is converted into plasma again. Therefore, by providing a plurality of plasma generating spaces, the efficiency of generating and using plasma can be remarkably improved as compared with the related art. In particular, when the plasma generating space is provided in multiple, it is advantageous to form chemically active species such as ozone or hydrogen fluoride.

한편, 도 2에는 플라즈마 발생공간이 두 개인 경우가 도시되어 있으나, 플라즈마 발생공간은 반드시 두 개로 한정되지는 않는다. 즉, 도 2에서 상부 접지 전극(31)의 위에 제2 파워 전극을 대향시켜 설치함으로써 상부 접지 전극(31)과 제2 파워 전극에 의해 제3 플라즈마 발생공간을 형성할 수도 있다. 이렇게 서로 중첩되어 마련되는 플라즈마 발생공간의 개수는 특별히 한정되지 않으나, 플라즈마 발생공간의 증가에 따른 플라즈마 생성 효율의 증가 효과와 증가되는 제조 비용과 장치 크기 등을 비교 형량하여 실용적인 관점에서 결정하면 된다.Meanwhile, FIG. 2 illustrates a case where two plasma generating spaces are shown, but the plasma generating space is not necessarily limited to two. That is, in FIG. 2, the third power generating space may be formed by the upper ground electrode 31 and the second power electrode by installing the second power electrode facing the upper ground electrode 31. The number of the plasma generating spaces overlapped with each other is not particularly limited. However, the effect of increasing the plasma generation efficiency according to the increase of the plasma generating space, the increased manufacturing cost and the device size, etc. may be compared and determined from a practical point of view.

도 2에 도시된 본 발명의 주요한 특징 중의 다른 하나는, 하부 플라즈마 발생공간(42)과 피처리물인 기판(1) 표면 간의 거리 D 및 하부 접지 전극(32)의 두께 t에 관한 것이다. 즉, 본 발명에서는, 종래의 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치에서는 표면처리 효과가 실질적으로 없다고 인식한 범위의 거리 및 두께를 취한다. 구체적으로, 하부 플라즈마 발생공간(42)과 기판(1) 간의 거리(도 2에서 하부 접지 전극(32)의 상부 표면과 기판(1)의 상부 표면 간의 거리) D는 7~100mm, 더욱 바람직하게는 10~100mm를 유지한다. 또한, 하부 접지 전극(32)의 두께 t는 구체적으로, 3~50mm, 보다 바람직하게는 7~50mm이다.Another of the main features of the present invention shown in FIG. 2 relates to the distance D between the lower plasma generating space 42 and the surface of the substrate 1 to be processed and the thickness t of the lower ground electrode 32. That is, in this invention, the distance and thickness of the range recognized in the conventional parallel plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus are substantially no surface treatment effect. Specifically, the distance between the lower plasma generating space 42 and the substrate 1 (the distance between the upper surface of the lower ground electrode 32 and the upper surface of the substrate 1 in FIG. 2) D is 7-100 mm, more preferably Keep 10-100mm. In addition, the thickness t of the lower ground electrode 32 is specifically 3 to 50 mm, more preferably 7 to 50 mm.

전술한 바와 같이, 종래의 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치를 이용한 표면처리에서는 플라즈마 발생공간과 기판 간의 거리를 3~7mm로 매우 근접시켰었다. 이에 반해, 본 발명에서는 플라즈마 중의 하전 입자에 의한 손상을 방지하고 화학적 활성종을 이용하기 위하여 종래에는 생각지 못하였던 상당한 이격거리를 유지하여 표면처리한다. 하부 플라즈마 발생공간(42)과 기판(1) 간의 거리를 이렇게 증가시킴으로써, 기판 표면에 손상을 끼칠 수 있는 플라즈마 중의 하전 입자는 거의 전부 소멸되고 화학적 활성종 만이 기판 표면에 영향을 미쳐 기판의 표면처리가 가능해진다. 따라서, 기판(1) 표면에 하전 입자가 손상을 끼치지 않도록 거리 D는 최소한 7mm 이상, 더욱 바람직하게는 10mm 이상으로 유지한다. 또한, 거리 D가 100mm를 초과하는 경우에는 화학적 활성종이라도 표면처리 효과가 미미하게 되므로 100mm 이내인 것이 바람직하다.As described above, in the surface treatment using the conventional parallel plate type atmospheric plasma surface treatment apparatus, the distance between the plasma generating space and the substrate is very close to 3-7 mm. On the contrary, in the present invention, the surface treatment is performed by maintaining a considerable separation distance not previously conceived in order to prevent damage by charged particles in the plasma and to use chemically active species. By increasing this distance between the lower plasma generating space 42 and the substrate 1, almost all of the charged particles in the plasma, which can damage the substrate surface, disappear and only chemically active species affect the surface of the substrate. Becomes possible. Therefore, the distance D is kept at least 7 mm, more preferably at least 10 mm so as not to damage the charged particles on the substrate 1 surface. In addition, when the distance D exceeds 100 mm, even if it is chemically active species, since the surface treatment effect becomes insignificant, it is preferable that it is within 100 mm.

플라즈마 발생공간과 기판 간의 거리는, 하부 접지 전극(32)의 두께와 무관하게, 종래의 얇은 하부 접지 전극을 가지는 표면처리 장치를 이용하는 경우에도 이격시킬 수 있지만, 본 발명과 같이 하부 접지 전극(32)의 두께를 증대시킴으로써 달성하는 것이 바람직하다. The distance between the plasma generating space and the substrate can be spaced apart even when using a surface treatment apparatus having a conventional thin lower ground electrode, regardless of the thickness of the lower ground electrode 32, but the lower ground electrode 32 as in the present invention. It is preferable to achieve by increasing the thickness of.

종래의 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치에서 하부 접지 전극의 두께는 매우 얇게 설계되었다. 플라즈마 발생공간과 기판 간의 거리를 3~7mm로 유지하기 위해서 종래의 하부 접지 전극의 두께는 계산상으로는 7mm 미만이면 되지 만, 하부 접지 전극과 기판을 접촉시킬 수는 없으므로 실제로는 3mm 이내로 설계하는 것이 보통이다. 이에 반해, 본 발명에서 하부 접지 전극(32)의 두께 t는 3~50mm, 보다 바람직하게는 7~50mm이다. 이렇게 하부 접지 전극의 두께를 증대시킴으로써, 유출구(53)를 통한 플라즈마 중의 하전 입자의 토출을 최소한으로 억제하고 화학적 활성종 만을 토출시킬 수 있다. 여기서, 두께 t가 3mm 미만인 경우 하전 입자의 토출 억제 효과가 미미하고 하부 접지 전극의 두께를 증가시킴으로써 플라즈마 발생공간과 기판 간의 거리를 증대시키는 의의가 없으므로 최소한 3mm 이상인 것이 바람직하다. 또한, 두께 t의 상한은 계산상으로는 플라즈마 발생공간과 기판 간의 거리 D의 상한 100mm와 동일하지만, 너무 두꺼우면 중량과 제조 비용이 증가하므로, 50mm 이내인 것이 바람직하다.In the conventional parallel plate type atmospheric plasma surface treatment apparatus, the thickness of the lower ground electrode is designed to be very thin. In order to keep the distance between the plasma generating space and the substrate at 3 to 7 mm, the thickness of the conventional lower ground electrode should be less than 7 mm in calculation, but it is usually designed to be within 3 mm since the lower ground electrode cannot be brought into contact with the substrate. to be. In contrast, in the present invention, the thickness t of the lower ground electrode 32 is 3 to 50 mm, more preferably 7 to 50 mm. By increasing the thickness of the lower ground electrode in this way, the discharge of charged particles in the plasma through the outlet port 53 can be minimized and only chemically active species can be discharged. In this case, when the thickness t is less than 3 mm, the discharge suppression effect of the charged particles is insignificant and the thickness of the lower ground electrode is increased, so that the distance between the plasma generating space and the substrate is not significant. In addition, the upper limit of the thickness t is calculated in the same manner as the upper limit of 100 mm of the distance D between the plasma generating space and the substrate, but if it is too thick, the weight and manufacturing cost increase, so it is preferably within 50 mm.

한편, 상기 두께 t는 하부 접지 전극(32)이 도전체 만으로 이루어진 경우에는 이 도전체 만의 두께를 의미하지만, 후술하는 바와 같이 하부 접지 전극(32)의 상면 또는 상하면에는 아크 방전을 방지하기 위해서 절연체층이 형성될 수 있고, 나아가 하부 접지 전극(32)의 냉각을 위한 냉각수단이 형성될 수 있다. 이러한 경우 상기 두께 t는 이러한 절연체층 및/또는 냉각수단의 두께를 모두 포함한 총 두께를 의미한다.On the other hand, the thickness t means only the thickness of the conductor when the lower ground electrode 32 is made of only a conductor, but as described later, an insulator to prevent arc discharge on the upper or upper surface of the lower ground electrode 32. A layer may be formed, and further cooling means for cooling the lower ground electrode 32 may be formed. In this case, the thickness t means the total thickness including all the thicknesses of the insulator layer and / or the cooling means.

이렇게 하부 접지 전극(32)의 두께를 증대시킴으로써, 하전 입자의 토출을 억제하고 플라즈마 발생공간과 기판 간의 거리를 자연스럽게 증대시키는 효과 이외에, 다음과 같은 부수적인 효과가 있다. 일반적으로 화학적 활성종은 온도에 취약하여 고온에서 분해되는 경향이 있다. 예를 들어, 오존의 경우 300℃ 이상에서는 거의 모두 분해된다. 따라서, 화학적 활성종을 가능한 한 많이 유지하기 위해서는 전극의 냉각이 필요하다. 종래(도 1 참조)에도 전극을 냉각하는 냉각수단(16)이 마련되었지만, 전술한 바와 같이 하부 접지 전극이 매우 얇고 기판과의 이격거리도 매우 짧아서 하부 접지 전극(13)에 냉각수단을 마련하는 것은 물리적으로 불가능할 뿐만 아니라, 주로 플라즈마 중의 하전 입자에 의한 표면처리를 예정했기 때문에 냉각이 필수적이지 않아서, 실제로는 상부의 파워 전극(12)에만 냉각수단을 마련하는 것이 보통이었다. 이에 반해, 본 발명에서는 하부 접지 전극(32)의 두께를 충분히 증가시킴으로써, 파워 전극(21)이나 상부 접지 전극(31)은 물론, 하부 접지 전극(32)에도 냉각수단을 마련할 수 있다(상세히는 후술한다). By increasing the thickness of the lower ground electrode 32, in addition to the effect of suppressing the discharge of the charged particles and naturally increasing the distance between the plasma generating space and the substrate, there are the following additional effects. In general, chemically active species are susceptible to temperature and tend to decompose at high temperatures. For example, almost all of ozone decomposes above 300 ° C. Therefore, cooling of the electrode is necessary to keep as many chemically active species as possible. The cooling means 16 for cooling the electrode is also conventionally provided (see FIG. 1), but as described above, since the lower ground electrode is very thin and the distance from the substrate is very short, the cooling means is provided in the lower ground electrode 13. Not only is it physically impossible, but cooling is not essential because the surface treatment is mainly performed by the charged particles in the plasma, and in fact, it was common to provide cooling means only in the upper power electrode 12. In contrast, in the present invention, by sufficiently increasing the thickness of the lower ground electrode 32, cooling means can be provided not only in the power electrode 21 and the upper ground electrode 31 but also in the lower ground electrode 32 (in detail). Will be described later).

한편, 상술한 본 발명의 두 번째 주요한 특징 즉, 하부 접지 전극의 두께 및 플라즈마 발생공간과 기판 간의 거리는, 전술한 첫 번째 특징 즉, 2 이상의 플라즈마 발생공간을 구비하는 경우에 더욱 상승적인 효과가 있기는 하지만, 플라즈마 발생공간이 반드시 복수로 구비되어야 하는 것은 아니다. 따라서, 도 2에 도시된 구조에서 상부 접지 전극(31)이 없고 파워 전극(21)과 하부 접지 전극(32) 만이 있는 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치에도 적용할 수 있다.Meanwhile, the second main feature of the present invention, that is, the thickness of the lower ground electrode and the distance between the plasma generating space and the substrate have a more synergistic effect when the first feature described above, that is, having two or more plasma generating spaces. However, the plasma generating space does not necessarily have to be provided in plurality. Therefore, in the structure shown in FIG. 2, the present invention can also be applied to a parallel plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus in which there is no upper ground electrode 31 and only a power electrode 21 and a lower ground electrode 32.

이어서, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Next, specific examples of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치(100)를 나타낸 단면도로서 도 2에 도시된 장치의 보다 구체적인 단면도이다. 또한, 도 4는 도 3에 도시된 표면처리 장치(100)의 각 전극판 만을 도시한 분해 사시도이다.3 is a cross-sectional view of the parallel plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, which is a more detailed cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 4 is an exploded perspective view showing only each electrode plate of the surface treatment apparatus 100 shown in FIG. 3.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 표면처리 장치는 처리가스 저장부(40), 처리가스 저장부(40)의 아래에 위치하고 상부 접지 전극(31)과 파워 전극(21) 사이에 형성되는 상부 플라즈마 발생공간(41), 및 상부 플라즈마 발생공간(41) 아래에 위치하고 파워 전극(21)과 하부 접지 전극(32) 사이에 형성되는 하부 플라즈마 발생공간(42)을 포함한다. 3 and 4, the surface treatment apparatus of the present embodiment is disposed below the processing gas storage part 40 and the processing gas storage part 40 and is formed between the upper ground electrode 31 and the power electrode 21. The upper plasma generating space 41 is formed, and the lower plasma generating space 42 is disposed below the upper plasma generating space 41 and is formed between the power electrode 21 and the lower ground electrode 32.

처리가스 저장부(40)는 처리가스를 상부 플라즈마 발생공간(41)으로 안정적으로 공급하는 역할을 하며, 그 체적은 처리 용량, 전환효율 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 처리가스 저장부(40)는 처리가스가 유입되는 유입구(81)를 구비한다. 여기서, 유입구(81)의 개수와 위치는 특별히 제한되지 아니하고, 필요에 따라 적정한 개수의 유입구가 적정한 위치에 형성될 수 있다.The process gas storage unit 40 serves to stably supply the process gas to the upper plasma generating space 41, and a volume thereof may be appropriately selected in consideration of process capacity, conversion efficiency, and the like. The process gas storage unit 40 has an inlet 81 through which process gas is introduced. Here, the number and positions of the inlets 81 are not particularly limited, and an appropriate number of inlets may be formed at an appropriate position as necessary.

평판형의 파워 전극(21)과, 파워 전극(21)과 대향하도록 설치된 평판형의 상부 접지 전극(31)에 의해 규정되는 상부 플라즈마 발생공간(41)은, 처리가스 저장부(40)로부터 유입된 처리가스를 플라즈마로 변환시킨다. 또한, 상부 플라즈마 발생공간(41)은 처리가스 저장부(40)로부터 처리가스가 유입되는 상부 가스 통로(51)와, 상부 플라즈마 발생공간(41)에서 전환된 플라즈마와 플라즈마로 전환되지 않은 처리가스가 배출되는 하부 가스 통로(52)를 포함한다.The upper plasma generating space 41 defined by the planar power electrode 21 and the planar upper ground electrode 31 provided to face the power electrode 21 flows in from the process gas storage unit 40. The treated gas is converted into plasma. In addition, the upper plasma generating space 41 includes an upper gas passage 51 through which the processing gas flows from the processing gas storage 40, and a plasma converted in the upper plasma generating space 41 and a processing gas not converted into plasma. The lower gas passage 52 is discharged.

평판형의 파워 전극(21)과, 파워 전극(21)과 대향하도록 설치된 평판형의 하부 접지 전극(33)에 의해 규정되는 하부 플라즈마 발생공간(42)은, 상부 플라즈마 발생공간(41)으로부터 유입된 플라즈마 및 플라즈마로 전환되지 않은 처리가스를 다시 플라즈마로 유지·변환시킨다. 또한, 하부 플라즈마 발생공간(42)은 상부 플 라즈마 발생공간(41)으로부터 플라즈마 및 처리가스가 유입되는 하부 가스 통로(52)와, 전환된 플라즈마와 플라즈마로 전환되지 않은 처리가스가 유출되는 유출구(53)를 다수 포함한다.The lower plasma generating space 42 defined by the flat power electrode 21 and the flat lower ground electrode 33 provided to face the power electrode 21 flows in from the upper plasma generating space 41. The treated plasma and the processing gas not converted into plasma are maintained and converted back into plasma. In addition, the lower plasma generating space 42 includes a lower gas passage 52 through which the plasma and the processing gas flow from the upper plasma generating space 41, and an outlet through which the converted plasma and the processing gas not converted into the plasma flow out. It includes a plurality of 53.

상부 가스 통로(51)는 플라즈마 발생공간(41,42)을 규정하는 챔버(80)로부터 상부 접지 전극(31)을 소정 거리 이격시키거나 상부 접지 전극(31)의 주변부를 천공함으로써 형성할 수 있다. 또는, 도시되지는 않았지만, 상부 가스 통로는 챔버(80)에 직접 형성할 수도 있다. 또한, 하부 가스 통로(52) 및 다수의 유출구(53)는 각각 파워 전극(21) 및 하부 접지 전극(32)의 중앙부 및 다수 개소를 천공함으로써 형성할 수 있다.The upper gas passage 51 may be formed by separating the upper ground electrode 31 from the chamber 80 defining the plasma generating spaces 41 and 42 by a predetermined distance or by drilling a periphery of the upper ground electrode 31. . Alternatively, although not shown, the upper gas passage may be formed directly in the chamber 80. In addition, the lower gas passage 52 and the plurality of outlets 53 can be formed by drilling the central portion and the plurality of locations of the power electrode 21 and the lower ground electrode 32, respectively.

여기서, 상기 상부 가스 통로(51)와 하부 가스 통로(52)는 상하로 서로 겹치지 않게 형성된다. 또한, 하부 가스 통로(52)와 유출구(53)도 상하로 서로 겹치지 않도록 형성된다. 이는 각 가스 통로(51,52)와 유출구(53)에 의해 규정되는 각 전극의 단부 사이의 거리를 되도록 크게 함으로써 아크 방전의 발생을 최소화하고, 가스 통로(51,52)를 통해 플라즈마 발생공간(41,42)으로 유입된 처리 가스가 곧바로 유출구(53)를 통해 빠져나감으로써 플라즈마 전환효율이 떨어지는 것을 막고, 나아가 플라즈마 발생공간(41,42) 내부의 적정한 압력을 유지하기 위해서이다. Here, the upper gas passage 51 and the lower gas passage 52 are formed so as not to overlap each other up and down. In addition, the lower gas passage 52 and the outlet 53 are also formed so as not to overlap each other up and down. This minimizes the occurrence of arc discharge by increasing the distance between the gas passages 51 and 52 and the end of each electrode defined by the outlet 53 so as to minimize the generation of the arc discharge. This is to prevent the plasma conversion efficiency from falling by directly passing through the outlet port 53 through the processing gas introduced into the 41 and 42, and further, to maintain an appropriate pressure in the plasma generating spaces 41 and 42.

또한, 상부 플라즈마 발생공간(41)은, 도 3에 나타난 바와 같이, 처리가스 저장부(40)와 이격되지 않고 상부 접지 전극(31)에 의해 격리된다. 또한, 하부 플라즈마 발생공간(42)도 상부 플라즈마 발생공간(41)과 이격되지 않고 파워 전극(21)에 의해 격리된다. 나아가 각 플라즈마 발생공간(41,42)은 상하부 가스 통 로(51,52) 및 유출구(53)를 제외하고는 실질적으로 닫힌 공간으로 되어 있다. 이것은, 각 가스 통로(51,52)들간 및 유출구(53)를 서로 어긋나도록 구성한 것과 함께 플라즈마 발생공간(41,42) 내부의 압력 손실을 최소화하여, 유출구(53)로 배출되는 플라즈마의 유속을 최대한 증진시킴으로써 처리 효율을 높이기 위함이다.In addition, as shown in FIG. 3, the upper plasma generating space 41 is isolated by the upper ground electrode 31 without being spaced apart from the processing gas storage 40. In addition, the lower plasma generating space 42 is also isolated from the upper plasma generating space 41 by the power electrode 21. Further, each of the plasma generating spaces 41 and 42 is a substantially closed space except for the upper and lower gas passages 51 and 52 and the outlet port 53. This is configured to displace the gas passages 51 and 52 and the outlet 53 so as to minimize the pressure loss inside the plasma generating spaces 41 and 42, thereby reducing the flow velocity of the plasma discharged to the outlet 53. This is to increase processing efficiency by increasing as much as possible.

한편, 도 2 내지 도 4에서 상부 가스 통로(51)는 주변부에, 그리고 하부 가스 통로(52)는 중앙부에 형성되어 있으나, 상부 가스 통로를 중앙부에 그리고 하부 가스 통로를 주변부에 형성하여도 된다. 또한, 가스 통로는 반드시 중앙부와 주변부에 하나 또는 두 개 형성하지 않고 각 전극의 중앙부와 주변부 사이의 적당한 개소에 두 개 이상 형성하여도 된다. 나아가, 도 4에서 각 가스 통로(51,52) 및 유출구(53)는 그 기본적인 형상이 직사각형의 슬릿으로 도시되어 있으나, 가스 통로와 유출구는 원형이나 다각형의 형태를 취할 수도 있다. 요컨대, 처리가스가 플라즈마 발생공간(41,42)에 고르게 분산될 수 있도록, 상부와 하부 가스 통로를 상하로 겹치지 않도록 하면 되고, 그 개수나 형상은 한정되지 않는다.2 to 4, the upper gas passage 51 is formed at the periphery and the lower gas passage 52 is formed at the center, but the upper gas passage 51 may be formed at the center and the lower gas passage may be formed at the periphery. In addition, one or two gas passages may not necessarily be formed at the center portion and the peripheral portion, but two or more gas passages may be formed at appropriate positions between the central portion and the peripheral portion of each electrode. In addition, although the basic shape of each of the gas passages 51 and 52 and the outlet port 53 is illustrated as a rectangular slit in FIG. 4, the gas passages and outlets may have a circular or polygonal shape. In other words, the upper and lower gas passages may not overlap each other so that the processing gas can be evenly distributed in the plasma generating spaces 41 and 42, and the number or shape thereof is not limited.

플라즈마 발생을 위한 교류 전원이 연결되는 상기 파워 전극(21)은 절연체(72,73)에 의하여 피복된다. 이 절연체(72,73)는 예컨대 알루미나, 실리콘 카바이드 등의 세라믹이나, 에폭시, 테프론 등 내부식성, 내열성 소재로 이루어진다. 바람직하게, 파워 전극(21)은 그 하면과 측면이 세라믹(73)으로 코팅되고, 그 상면은 고온용 에폭시(72)로 코팅된다. 또한, 각각 접지되는 상부 접지 전극(31) 및 하부 접지 전극(32)도 파워 전극(21)과 마찬가지로 각각 상술한 절연체에 의하여 피복된다. 바람직하게, 상기 상하부 접지 전극(31,32)은 세라믹으로 절연된다. 더욱 바람직하게, 하부 접지 전극(32)의 하면과 측면은 용사법(溶射法)을 이용하여 세라믹(75)을 코팅하고, 하부 접지 전극(32)의 상면은 소결법을 이용하여 세라믹(74)을 코팅한다. The power electrodes 21 to which AC power for plasma generation is connected are covered by insulators 72 and 73. The insulators 72 and 73 are made of, for example, ceramics such as alumina and silicon carbide, and corrosion resistant and heat resistant materials such as epoxy and teflon. Preferably, the power electrode 21 is coated on the lower surface and the side thereof with a ceramic 73, the upper surface is coated with a high temperature epoxy (72). In addition, the upper ground electrode 31 and the lower ground electrode 32 respectively grounded are also covered with the above-described insulator similarly to the power electrode 21. Preferably, the upper and lower ground electrodes 31 and 32 are insulated from ceramic. More preferably, the lower surface and the side surface of the lower ground electrode 32 coat the ceramic 75 using a thermal spraying method, and the upper surface of the lower ground electrode 32 coat the ceramic 74 using a sintering method. do.

전극(21,31,32)의 다른 절연 방법으로서, 2000 미만의 유전 상수를 가지는 절연성 물질 예를 들어, MgO, MgF2, CaF2, LiF, 알루미나, 유리 등을 사용할 수도 있다. 특히, 안정성을 유지하도록 산화마그네슘(magnesia)을 사용하는 것이 바람직하다. 산화마그네슘을 함유하는 절연체로서, 알루미나 및 소량(0.01~5 vol%)의 산화마그네슘과 같은 세라믹 가루(ceramic powder)의 혼합물을 제조하고 혼합물을 소결시킴으로써 제조되는 소결물이 이용될 수 있다. 또한, 산화마그네슘을 함유하는 유전 재료는 스퍼터링(sputtering), 전자빔 증착, 또는 열분사에 의해 알루미나 또는 수정(quartz)과 같은 절연 기판의 표면 상에 산화마그네슘 필름을 코팅함으로써 제조될 수 있다. 상기 절연체의 두께는 0.1 내지 2mm 범위인 것이 바람직하다. 상기 두께가 0.1mm 미만인 경우에는 절연체의 내전압이 낮아질 수 있다. 또한, 절연체에 틈이 생기거나 절연체가 벗겨지는 현상이 발생될 수 있으므로, 글로우 방전의 균일성을 유지하기 어렵게 된다. 상기 두께가 2mm 보다 클 경우에는 내전압이 지나치게 증가할 수 있다.As another insulating method of the electrodes 21, 31, 32, an insulating material having a dielectric constant of less than 2000, for example, MgO, MgF 2 , CaF 2 , LiF, alumina, glass, or the like may be used. In particular, it is preferable to use magnesium oxide (magnesia) to maintain stability. As an insulator containing magnesium oxide, a sintered product prepared by preparing a mixture of ceramic powder such as alumina and a small amount (0.01-5 vol%) of magnesium oxide and sintering the mixture may be used. In addition, dielectric materials containing magnesium oxide can be prepared by coating a magnesium oxide film on the surface of an insulating substrate such as alumina or quartz by sputtering, electron beam deposition, or thermal spraying. The thickness of the insulator is preferably in the range of 0.1 to 2mm. When the thickness is less than 0.1mm, the withstand voltage of the insulator may be lowered. In addition, since a gap may occur in the insulator or the insulator may be peeled off, it becomes difficult to maintain the uniformity of the glow discharge. If the thickness is greater than 2 mm, the withstand voltage may be excessively increased.

상기 전극에 절연체를 피복하는 방법 또는 절연 기판 상에 전극을 형성하는 방법은, 예를 들면, 융해-본딩 방법(fusion-bonding method), 세라믹 분사 방법, 전극 물질의 스프레이 방법, 전극 물질의 화학적 기상 증착법(chemical vapor deposition), 전극 물질의 물리적 기상증착법(physical capor deposition)에 의하여 이루어질 수 있다. The method of coating the insulator on the electrode or the method of forming the electrode on the insulating substrate may include, for example, a fusion-bonding method, a ceramic spraying method, a spraying method of the electrode material, and a chemical vapor phase of the electrode material. It may be achieved by chemical vapor deposition, physical vapor deposition of the electrode material (physical capor deposition).

이와 같이 각 전극을 절연체로 피복하는 것은 파워 전극(21)과 접지 전극(31 또는 32) 간에 걸리는 고압에 의해 발생될 수 있는 아크 방전을 방지하기 위함이다. 따라서, 도 3에서는 각 전극(21,31,32)의 상하면 나아가 측면까지 모두 절연체로 피복한 예를 도시하였으나, 플라즈마 발생공간(41 또는 42)을 사이에 두고 대향하는 두 전극(21과 31 또는 21과 32)이 서로 노출되어 대면하지 않도록 하기만 하면 되므로, 서로 대향하는 두 전극의 어느 일방의 표면에만 절연체를 피복하여도 된다. 나아가, 아크 방전이 발생되지 않을 정도의 낮은 전압이나 전력이 인가되는 경우에는 절연체(71~74)가 필요하지 않을 수도 있다.In this way, covering each electrode with an insulator is to prevent arc discharge that may be generated by the high voltage applied between the power electrode 21 and the ground electrode 31 or 32. Accordingly, in FIG. 3, the upper and lower surfaces of each electrode 21, 31, and 32 are covered with an insulator, but the two electrodes 21 and 31 or opposing the plasma generating spaces 41 or 42 are interposed therebetween. 21 and 32 are only exposed so that they do not face each other, and the insulator may be coated only on one surface of the two electrodes facing each other. In addition, the insulators 71 to 74 may not be required when a low voltage or power is applied such that arc discharge does not occur.

한편, 상기 각 전극(21,31,32)은 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 알루미늄, 텅스텐, 몰리브덴 등의 금속이나 탄소 등의 도전체로 이루어진다. 바람직하게, 각 전극은 은과 팔라듐이 합금된 층과 텅스텐층이 적층된 이층 구조일 수 있다. 각 전극(21,31,32)의 두께(각 전극에 절연체가 피복되어 있는 경우는 절연체를 포함한 두께)는 중량과 제조 비용을 고려하여 50mm 이하로 하는 것이 적정하다. 한편, 전극 두께의 하한은 특별히 한정되지는 않고 전극의 제조 기술상 한계 이상으로 하면 되나, 전극 내부 또는 외부에 냉각수단을 구비하는 경우를 고려하면 3mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 특히, 하부 접지 전극(32)의 경우는 전술한 본 발명의 주요한 특징 즉, 하부 플라즈마 발생공간(42)과 피처리물인 기판(1) 표면 간의 거리 D를 크게 한다는 특징을 살리는 경우, 3mm 이상, 더욱 바람직하게는 7mm 이상으로 하는 것이 좋다.On the other hand, each of the electrodes 21, 31, 32 is made of a metal such as gold, silver, platinum, palladium, copper, aluminum, tungsten, molybdenum, or a conductor such as carbon. Preferably, each electrode may have a two-layer structure in which a layer in which silver and palladium are alloyed and a tungsten layer are stacked. It is appropriate that the thickness of each electrode 21, 31, 32 (the thickness including the insulator when the insulator is coated on each electrode) is 50 mm or less in consideration of the weight and manufacturing cost. On the other hand, the lower limit of the electrode thickness is not particularly limited and may be at least a limit in manufacturing technology of the electrode. However, the lower limit of the electrode thickness is preferably 3 mm or more in consideration of the case where the cooling means is provided inside or outside the electrode. Particularly, in the case of the lower ground electrode 32, when the main feature of the present invention described above, that is, the feature that increases the distance D between the lower plasma generating space 42 and the surface of the substrate 1 to be processed, is increased, 3 mm or more, More preferably, it is good to set it as 7 mm or more.

전술한 바와 같이, 상기 각 전극(21,31,32)의 표면 온도는 플라즈마 처리 중에 250℃ 이하로 유지되고, 더욱 바람직하게는 200℃ 이하로 유지된다. 전극의 표면 온도가 250℃ 보다 클 경우에는 전극이 변형될 수 있고 화학적 활성종이 분해될 수 있으며 아크 방전이 발생될 수 있다. 전극 온도의 하한은 특별히 한정되지 않는다.As mentioned above, the surface temperature of each electrode 21, 31, 32 is maintained at 250 degrees C or less during plasma processing, More preferably, it is maintained at 200 degrees C or less. If the surface temperature of the electrode is greater than 250 ° C., the electrode may be deformed, chemically active species may be decomposed, and arc discharge may occur. The lower limit of the electrode temperature is not particularly limited.

전극(21,31,32)의 냉각은 방열판(61)을 전극(31) 주위에 설치함으로써 이루어질 수 있으나, 전술한 바와 같이 화학적 활성종을 주로 이용하는 표면처리에서 더욱 중요한 냉각은, 공기나 물 또는 다른 냉각 유체의 순환으로 행하는 것이 더욱 효율적이다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 전극(21,32)의 내부에 유로(62,63)를 형성하고 이 유로로 냉각 유체를 순환시킴으로써 냉각을 행하는 것이 바람직하다. 각 전극(21,31,32)의 냉각수단(62,61,63)은 서로 독립적으로 설치되고 작동될 수 있으나, 둘 또는 세 개의 냉각수단이 연결 파이프(미도시)에 의해 서로 연결되는 것이 바람직하다. 한편, 인가 전력이 낮을 경우 일부 전극에 대한 냉각수단은 설치되지 아니할 수도 있다.Cooling of the electrodes 21, 31, 32 can be achieved by installing the heat sink 61 around the electrode 31, but as described above, the more important cooling in the surface treatment mainly using chemically active species is air or water or It is more efficient to carry out by circulation of another cooling fluid. That is, as shown in FIG. 3, it is preferable to cool by forming flow paths 62 and 63 inside the electrodes 21 and 32 and circulating the cooling fluid therein. Cooling means 62, 61, 63 of each electrode 21, 31, 32 may be installed and operated independently of each other, but preferably two or three cooling means are connected to each other by a connecting pipe (not shown). Do. On the other hand, when the applied power is low, the cooling means for some electrodes may not be installed.

상기 처리가스는 특별히 그 종류가 제한되지 아니하며, 당해 분야에서 통상 사용되는 처리가스가 널리 사용될 수 있다. 예를 들면, 질소, 산소, 불활성 기체(rare gas), 이산화탄소, 산화질소, 퍼플루오로화 기체(perfluorinated gas), 수소, 암모니아, 염소(Cl)계 기체, 오존 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 불활성 기체로서는 헬륨, 아르곤, 네온, 또는 크세논(xenon)이 사용될 수 있다. 퍼플루오 로화 기체의 예로는 CF4, C2F6, CF3CF=CF2, CClF3, SF6 등을 들 수 있다. The treatment gas is not particularly limited in kind, and a treatment gas commonly used in the art may be widely used. For example, nitrogen, oxygen, rare gas, carbon dioxide, nitrogen oxide, perfluorinated gas, hydrogen, ammonia, chlorine (Cl) based gas, ozone and mixtures thereof can be used. . Helium, argon, neon, or xenon may be used as the inert gas. Examples of the perfluorinated gas include CF 4 , C 2 F 6 , CF 3 CF = CF 2 , CClF 3 , SF 6 , and the like.

상기 처리가스는 처리 목적에 따라 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들면, 기판(1) 상의 유기 물질을 세정하고자 하는 경우에는 질소 가스, 질소와 산소의 혼합물, 질소의 공기의 혼합물, 불활성 가스, 또는 질소와 불활성 가스의 혼합물이 선택될 수 있다. 경제적인 측면을 고려할 때, 질소, 질소와 산소의 혼합물 또는 질소와 공기의 혼합물이 보다 바람직하다. 레지스트의 제거 및 유기 필름의 식각이 요구되는 경우에는 산소, 오존, 공기, 이산화탄소, 수증기 또는 산화질소와 같이 산화력이 있는 기체를 단독으로 또는 질소와 함께 사용할 수 있다. 또한, 실리콘을 식각하는 경우에는 CF4와 같은 퍼플루오르화 기체 또는 염소계 기체를 질소 또는 불활성 기체와 함께 사용하는 것이 효과적이다. 금속 산화물을 환원시키는 경우에는 수소 또는 암모니아와 같은 환원성 기체를 사용하는 것이 가능하다. The treatment gas may be appropriately selected by those skilled in the art according to the treatment purpose. For example, when the organic material on the substrate 1 is to be cleaned, nitrogen gas, a mixture of nitrogen and oxygen, a mixture of air of nitrogen, an inert gas, or a mixture of nitrogen and an inert gas may be selected. In consideration of economic aspects, nitrogen, a mixture of nitrogen and oxygen, or a mixture of nitrogen and air is more preferred. When removal of the resist and etching of the organic film are required, an oxidizing gas such as oxygen, ozone, air, carbon dioxide, water vapor or nitrogen oxide may be used alone or in combination with nitrogen. In addition, when etching silicon, it is effective to use perfluorinated gas or chlorine-based gas such as CF 4 together with nitrogen or inert gas. In the case of reducing the metal oxide, it is possible to use a reducing gas such as hydrogen or ammonia.

한편, 상기 파워 전극(21)에 인가되는 교류전원의 주파수는 50Hz 내지 200MHz 범위이다. 주파수가 50Hz 이하일 경우에는 플라즈마 방전이 불안정할 수 있으며, 200MHz보다 클 경우에는 상당히 큰 플라즈마의 온도 증가가 발생하여 아크 방전을 야기할 수 있다. 바람직하게, 상기 교류전원의 주파수는 1kHz 내지 100MHz 범위이고, 더욱 바람직하게는 5kHz 내지 100kHz범위이다. On the other hand, the frequency of the AC power applied to the power electrode 21 is in the range of 50Hz to 200MHz. If the frequency is 50 Hz or less, the plasma discharge may be unstable. If the frequency is greater than 200 MHz, a significant increase in the temperature of the plasma may occur, causing an arc discharge. Preferably, the frequency of the AC power supply is in the range of 1 kHz to 100 MHz, more preferably in the range of 5 kHz to 100 kHz.

파워 전극(21)과 상하부 접지 전극(31,32) 사이에 인가되는 전압은 두 전극 사이의 간격, 전극의 전체 면적, 플라즈마 전환 효율, 사용되는 절연체의 종류 등 을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 통상적으로 상기 전압은 1~40kV 범위 내에서 조절된다. 전압이 1kV 미만일 경우에는 플라즈마 방전이 어렵고, 40kV 이상일 경우에는 절연체에 손상을 가할 수 있다. 바람직하게, 상기 전압은 2~10kV이고, 더욱 바람직하게는 2∼8kV이다. 특히, 주파수 및 전압의 범위를 각각, 5∼100kHz 및 2∼10kV로 조절할 경우에는 높은 주파수 및 전압을 얻기 위한 임피던스 정합이 불필요하게 되어 장치의 단순화 및 경제적 이점을 제공하게 된다. 교류전원에서 생성되는 파형은, 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 펄스형태 또는 정현파 형태의 전압 파형을 이용할 수 있다.The voltage applied between the power electrode 21 and the upper and lower ground electrodes 31 and 32 may be appropriately selected in consideration of the distance between the two electrodes, the total area of the electrodes, the plasma conversion efficiency, the type of insulator used, and the like. Typically the voltage is regulated within the range of 1-40 kV. If the voltage is less than 1 kV, plasma discharge is difficult, and if it is 40 kV or more, damage to the insulator may occur. Preferably, the voltage is 2-10 kV, more preferably 2-8 kV. In particular, adjusting the frequency and voltage ranges to 5-100 kHz and 2-10 kV, respectively, eliminates the need for impedance matching to obtain high frequencies and voltages, thereby providing a simplified and economical advantage of the device. The waveform generated by the AC power source is not necessarily limited thereto, but a voltage waveform in the form of a pulse or sinusoidal wave may be used.

한편, 대향하는 두 전극(21과 31 또는 21과 32) 간의 거리, 즉 플라즈마 발생공간(41,42)의 두께는 0.1~10mm 사이에서 적절히 조절된다.On the other hand, the distance between two opposing electrodes 21 and 31 or 21 and 32, that is, the thickness of the plasma generating spaces 41 and 42 is appropriately adjusted between 0.1 to 10 mm.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치(110)의 개략 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 표면처리 장치(110)의 각 전극판만을 도시한 분해 사시도이다. 단, 도 5 및 도 6에서 각 전극의 표면에 피복된 절연체는 생략되어 있다. 도 5 및 도 6을 참조하여 본 실시예의 표면처리 장치(110)에 대해 전술한 실시예의 표면처리 장치(100)와의 차이점을 중심으로 설명하면 다음과 같다.FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a parallel plate atmospheric plasma surface treatment apparatus 110 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an exploded perspective view showing only each electrode plate of the surface treatment apparatus 110 shown in FIG. 5. to be. In FIG. 5 and FIG. 6, the insulator coated on the surface of each electrode is omitted. 5 and 6, the surface treatment apparatus 110 according to the present embodiment will be described with reference to differences from the surface treatment apparatus 100 according to the above-described embodiment.

본 실시예의 표면처리 장치(110)가 전술한 실시예의 표면처리 장치(100)와 다른 점은 상하부 가스 통로(51,52) 및 유출구(53)의 형상과 배치이다. 즉, 본 실시예의 표면처리 장치에서 상하부 가스 통로(51,52) 및 유출구(53)는 그 형상이 원형이고 매트릭스 형태로 배치되어, 각 전극판(21,31,32)이 기본적으로 동일한 형상 을 가지고 있다. 다만, 각 전극판은 각 가스 통로 및 유출구가 상하로 겹치지 않게 배치된다. The surface treatment apparatus 110 of this embodiment differs from the surface treatment apparatus 100 of the above-described embodiment in the shape and arrangement of the upper and lower gas passages 51 and 52 and the outlet port 53. That is, in the surface treatment apparatus of the present embodiment, the upper and lower gas passages 51 and 52 and the outlet port 53 are circular in shape and are arranged in a matrix so that the electrode plates 21, 31 and 32 have basically the same shape. Have. However, each electrode plate is disposed so that the gas passages and the outlets do not overlap vertically.

이와 같이, 각 전극판이 동일한 형상을 가지도록 제조하면 각 전극의 생산 공정을 단순화할 수 있고, 어느 하나가 파손되는 등 교체해야 할 때 그 호환성을 높일 수 있다.In this way, if each electrode plate is manufactured to have the same shape, it is possible to simplify the production process of each electrode, it is possible to increase the compatibility when it needs to be replaced, such as any damage.

한편, 도 6에서 각 가스 통로(51,52) 및 유출구(53)는 매트릭스 형태로 배치된 원형 홀로 도시되어 있으나, 다각형이나 타원형의 홀로 변경할 수 있으며, 나아가 도 4에 도시된 바와 같은 슬릿상 가스 통로 또는 유출구를 서로 엇갈리게 배치한 형태로 할 수도 있다. 또한, 도 5 및 도 6에서는 세 개의 전극판(21,31,32)이 모두 동일한 형상으로 도시되어 있으나, 두 개의 전극판(21,32)이 동일한 형상이고 상부 접지 전극(31)은 도 4에 도시된 바와 같이 주변부 또는 중앙부에 하나 또는 소수의 가스 통로를 구비하는 구조를 취할 수도 있다.Meanwhile, in FIG. 6, each of the gas passages 51 and 52 and the outlet 53 are illustrated as circular holes arranged in a matrix form, but may be changed into polygonal or elliptical holes, and further, slit gas as shown in FIG. 4. The passage or the outlet may be arranged to be alternate with each other. 5 and 6, all three electrode plates 21, 31, and 32 are shown to have the same shape, but the two electrode plates 21 and 32 have the same shape and the upper ground electrode 31 is illustrated in FIG. 4. It is also possible to take a structure having one or a few gas passages in the periphery or the center as shown in FIG.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치(120)를 도시한 단면도이다. 단, 도 7에서 각 전극의 표면에 피복된 절연체는 생략되어 있다. 도 7을 참조하여 본 실시예의 표면처리 장치(120)에 대해 전술한 실시예의 표면처리 장치(100,110)와의 차이점을 중심으로 설명하면 다음과 같다.7 is a cross-sectional view of a parallel plate type atmospheric plasma surface treatment apparatus 120 according to another embodiment of the present invention. However, insulators coated on the surfaces of the electrodes are omitted in FIG. 7. Referring to FIG. 7, the surface treatment apparatus 120 according to the present embodiment will be described with reference to differences from the surface treatment apparatuses 100 and 110 of the above-described embodiment.

본 실시예의 표면처리 장치(120)가 전술한 실시예의 표면처리 장치(100,110)와 다른 점은 별도의 처리가스 저장부를 구비하지 않고, 처리가스 공급관(50)을 통해 상부 플라즈마 발생공간(41)으로 처리가스를 공급하는 구성을 취한다는 점이다. 구체적으로, 본 실시예의 표면처리 장치(120)에서, 상부 플라즈마 발생공간(41)으로 처리가스를 공급하는 상부 가스 통로(51)는 지면(紙面)에 수직한 방향으로 연장되는 처리가스 공급관(50)의 일측(도면에서 하방)에 형성된 개구부의 형태를 가진다. The surface treatment apparatus 120 of the present embodiment is different from the surface treatment apparatuses 100 and 110 of the above-described embodiment, and does not include a separate processing gas storage unit, and passes through the processing gas supply pipe 50 to the upper plasma generating space 41. It takes a configuration to supply the processing gas. Specifically, in the surface treatment apparatus 120 of the present embodiment, the upper gas passage 51 for supplying the processing gas to the upper plasma generating space 41 is a processing gas supply pipe 50 extending in a direction perpendicular to the ground. It has the form of the opening formed in one side (downward in the drawing) of the).

이 개구부 즉, 상부 가스 통로(51)는 처리가스 공급관(50)의 길이방향을 따라 길게 연장된 슬릿의 형태를 취할 수도 있고, 처리가스 공급관의 길이방향을 따라 배치된 복수의 개공의 형태를 취할 수도 있다. 상기 처리가스 공급관(50)은 금속관이나 세라믹 관으로 제조될 수 있고, 상부 가스 통로를 구성하는 개공(51)은 처리가스 공급관을 드릴링하여 형성할 수 있다.The opening, that is, the upper gas passage 51 may take the form of a slit elongated along the longitudinal direction of the process gas supply pipe 50, or may take the form of a plurality of openings disposed along the longitudinal direction of the process gas supply pipe. It may be. The process gas supply pipe 50 may be made of a metal pipe or a ceramic pipe, and the opening 51 constituting the upper gas passage may be formed by drilling the process gas supply pipe.

본 실시예의 표면처리 장치(120)에 의하면, 처리가스 저장부를 구비하지 않음으로써 장치의 부피와 중량을 감소시킬 수 있다. 또한, 처리가스가 처리가스 공급관(50)의 개구부(51)를 통하여 공급되기 때문에 전극(21,31,32)의 길이(도면에서 지면에 수직한 방향의 길이)가 예를 들어, 2m를 넘는 경우에도 플라즈마 발생공간(41)에 처리가스를 균일하게 공급할 수 있어, 한 방향으로 길거나 대형 기판에 대한 표면처리 장치에 특히 적합하게 적용할 수 있다.According to the surface treatment apparatus 120 of the present embodiment, the volume and weight of the apparatus can be reduced by not providing the treatment gas storage unit. In addition, since the processing gas is supplied through the opening 51 of the processing gas supply pipe 50, the lengths of the electrodes 21, 31, and 32 (the length in the direction perpendicular to the ground in the drawing) exceed 2 m, for example. Even in this case, the processing gas can be uniformly supplied to the plasma generating space 41, and thus it can be particularly suitably applied to a surface treatment apparatus for a long or large substrate in one direction.

이상과 같은 표면처리 장치(100,110,120)는, 예를 들면, 기판(1)의 표면으로부터 유기 물질과 같은 오염물의 제거, 레지스트(resist)의 제거, 유기 필름의 접착, 표면 변형, 필름 형성의 향상, 금속 산화물의 환원, 또는 액정용 유리 기판의 세정, 산화막 식각, 실리콘이나 금속의 식각 등에 사용될 수 있다. 예를 들면, PCB 스트립, 리드프레임의 세정, LCD 또는 PDP용 대면적 유리의 전세정(Pre-cleaning) 처리, 대면적 유리 상에 형성된 레지스트의 제거에 적용될 수 있다. 또한, 반도체 제조공정 중 패키징(packaging)을 위한 모든 과정, 즉 본딩(bonding), 몰딩(molding), 솔더링(soldering), 칩 어태칭(chip attaching), 딥핑(dipping), 마킹(marking) 공정 등에 적용할 수 있다. 더 나아가, 반도체 상의 금속 산화물을 제거하거나, 친수성 표면의 형성, 발수성 표면의 형성 등에 적용할 수 있다. The surface treatment apparatus 100, 110, 120 as described above may include, for example, removal of contaminants such as organic materials from the surface of the substrate 1, removal of resist, adhesion of organic films, surface deformation, improvement of film formation, It can be used for reduction of metal oxides, cleaning of glass substrates for liquid crystals, oxide film etching, etching of silicon or metal, and the like. For example, it can be applied to cleaning PCB strips, leadframes, pre-cleaning of large area glass for LCDs or PDPs, and removal of resist formed on large area glass. In addition, all the processes for packaging during the semiconductor manufacturing process, that is, bonding, molding, soldering, chip attaching, dipping, marking, etc. Applicable Furthermore, it can be applied to the removal of metal oxides on semiconductors, the formation of hydrophilic surfaces, the formation of water repellent surfaces, and the like.

상기 표면처리 장치(100,110,120)로는 대기압 하에서 기판(1)을 고정시킨 상태에서 표면처리를 할 수도 있지만, 연속적인 표면처리도 가능하다. 즉, 표면처리 장치를 고정한 후 기판을 이동시키거나, 기판(1)을 고정하고, 표면처리 장치(100,110,120)를 이동시킴으로써 연속적인 공정에 적용할 수 있다. Although the surface treatment apparatus 100, 110, 120 may perform surface treatment in a state where the substrate 1 is fixed under atmospheric pressure, continuous surface treatment is also possible. That is, after fixing the surface treatment apparatus, the substrate may be moved, or the substrate 1 may be fixed, and the surface treatment apparatuses 100, 110, and 120 may be moved to apply to a continuous process.

이때, 전술한 바와 같이, 표면처리 장치(100,110,120)와 기판(1) 사이를 이격시켜 플라즈마 발생공간(42)으로부터 기판(1) 표면까지의 거리 D를 7~100mm로 유지함으로써, 하전 입자에 의한 손상을 방지하고 화학적 활성종에 의한 표면처리 효과를 극대화시킬 수 있다.At this time, as described above, by maintaining the distance D between the surface treatment apparatus (100, 110, 120) and the substrate 1 to maintain a distance D from the plasma generating space 42 to the surface of the substrate 1 to 7 ~ 100mm, It can prevent damage and maximize the surface treatment effect by chemically active species.

한편, 상기의 표면처리 장치(100,110,120)의 기본 형태는 피처리물인 기판(1)의 형태에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 피처리물 LCD나 PDP와 같이 기본적으로 직사각형의 유리 기판인 경우 표면처리 장치도 직사각형으로 하고, 피처리물이 반도체 웨이퍼와 같이 기본적으로 원형인 경우 표면처리 장치도 원형으로 할 수 있다. On the other hand, the basic shape of the surface treatment apparatus (100, 110, 120) may be variously modified depending on the shape of the substrate (1) to be processed. That is, the surface treatment apparatus may be rectangular if the glass substrate is basically rectangular, such as an object to be processed LCD or PDP, and the surface treatment apparatus may be circular if the workpiece is basically circular, such as a semiconductor wafer.

나아가, 도 8에 도시된 바와 같이, 표면처리 장치(130)를 부채꼴 형태로 할 수도 있다. 이 경우, 피처리물인 기판(1)은 예컨대 반도체 웨이퍼와 같이, 그 평면 형상이 기본적으로 원형인 것이 바람직하고, 기판과 표면처리 장치를 상대적으로 회전시키기 위한 회전수단을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 표면처리 장치(130)를 이용하여 기판(1)의 표면처리를 행하는 경우, 기판 지지대(100) 상에 놓여진 기판(1)의 중심을 표면처리 장치(130)의 부채꼴 형상의 꼭지점에 정렬시킨 상태에서, 이 꼭지점을 중심으로 기판과 표면처리 장치(130)를 상대적으로 회전시키면서(도면에서는 표면처리 장치(130)를 고정시키고 회전축(210)을 회전시킴으로써 기판을 회전시키면서) 표면처리를 행하면 된다.Furthermore, as shown in FIG. 8, the surface treatment apparatus 130 may have a fan shape. In this case, it is preferable that the substrate 1 to be processed is basically circular in shape, such as, for example, a semiconductor wafer, and is provided with rotation means for relatively rotating the substrate and the surface treatment apparatus. When surface treatment of the substrate 1 is performed using the surface treatment apparatus 130, the center of the substrate 1 placed on the substrate support 100 is aligned with the fan-shaped vertex of the surface treatment apparatus 130. In this state, surface treatment may be performed while relatively rotating the substrate and the surface treatment apparatus 130 about this vertex (in the drawing, while rotating the substrate by fixing the surface treatment apparatus 130 and rotating the rotating shaft 210). .

한편, 오존이나 염소계 가스 등 유독성 가스를 처리가스로 사용하는 경우, 작업 공간을 밀폐하는 것이 바람직하다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 표면처리 장치를 구성하는 챔버(80)의 내부에 기판(1)을 위치시킴으로써 작업 공간을 밀폐시킬 수 있다. 또한, 챔버(80)의 상부에는 처리가스가 유입되는 유입구(81)를, 하부에는 폐가스를 배기하는 배기구(82)를 형성하고, 배기구(82)에는 배기 펌프(미도시)를 연결하여 유독성 폐가스를 배기하도록 할 수 있다. 다만, 이 배기 펌프는, 본 발명의 표면처리 장치가 진공 플라즈마 표면처리 장치가 아니므로, 고진공을 위한 강력한 펌프를 사용할 필요는 없다.On the other hand, when toxic gases such as ozone or chlorine-based gas are used as the treatment gas, it is preferable to seal the work space. That is, as shown in FIG. 9, the work space can be sealed by placing the substrate 1 inside the chamber 80 constituting the surface treatment apparatus. In addition, an inlet 81 through which the processing gas flows is formed in the upper portion of the chamber 80, and an exhaust port 82 is formed in the lower portion of the chamber 80, and an exhaust pump (not shown) is connected to the exhaust port 82. Can be exhausted. However, this exhaust pump does not need to use a powerful pump for high vacuum because the surface treatment apparatus of the present invention is not a vacuum plasma surface treatment apparatus.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 표면처리 장치와는 별도의 독립적인 챔버(80)를 마련하고, 그 안에 전술한 표면처리 장치(100,110,120,130)와 기판(1)을 위치시킨 상태에서, 챔버(80)에 형성된 처리가스 유입구(81)로 처리가스를 공급하고 폐가스를 배기구(82)를 통해 배기함으로써 작업 공간의 밀폐를 달성할 수도 있다. In addition, as shown in FIG. 10, in a state in which a chamber 80 separate from the surface treatment apparatus is provided, and the surface treatment apparatus 100, 110, 120, 130 and the substrate 1 described above are positioned therein, the chamber ( The sealing of the work space may be achieved by supplying the processing gas to the processing gas inlet 81 formed in the 80 and exhausting the waste gas through the exhaust port 82.

도 1은 종래 기술에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치를 나타낸 단면도. 1 is a cross-sectional view showing a parallel plate type atmospheric plasma surface treatment apparatus according to the prior art.

도 2는 본 발명의 개념을 설명하기 위한 개략도로서, 본 발명에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치를 나타낸 단면도.Figure 2 is a schematic diagram illustrating the concept of the present invention, a cross-sectional view showing a parallel plate type atmospheric plasma surface treatment apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치를 나타낸 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing a parallel plate atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 표면처리 장치의 각 전극판만을 도시한 분해 사시도.4 is an exploded perspective view showing only each electrode plate of the surface treatment apparatus shown in FIG.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치를 나타낸 단면도.Figure 5 is a cross-sectional view showing a parallel plate atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 6는 도 5에 도시된 표면처리 장치의 각 전극판만을 도시한 분해 사시도.6 is an exploded perspective view showing only each electrode plate of the surface treatment apparatus shown in FIG. 5;

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치를 나타낸 단면도.Figure 7 is a cross-sectional view showing a parallel plate atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치를 이용하여 웨이퍼의 표면처리를 행하는 모습을 도시한 사시도.8 is a perspective view showing the surface treatment of a wafer using a parallel plate type atmospheric plasma surface treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치를 나타낸 단면도.9 and 10 are cross-sectional views showing a parallel plate atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus according to another embodiment of the present invention, respectively.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

21 : 파워 전극 31,32 : 접지 전극21: power electrode 31,32: ground electrode

40 : 처리가스 저장부 41,42 : 플라즈마 발생공간40: process gas storage 41,42: plasma generating space

50 : 처리가스 공급관 51,52 : 가스 통로50: process gas supply pipe 51,52: gas passage

53 : 유출구 61,62,63 : 냉각수단53 outlet 61, 62, 63 cooling means

71,72,73,74,75 : 절연체 80 : 챔버71,72,73,74,75: Insulator 80: Chamber

81 : 유입구 82 : 배기구81: inlet port 82: exhaust port

100,110,120,130 : 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치100,110,120,130: Parallel plate type atmospheric plasma surface treatment device

Claims (12)

전압이 인가되는 평판형의 파워 전극; 및A flat power electrode to which a voltage is applied; And 상기 파워 전극의 하부에 파워 전극과 대향하도록 설치되어 하부 플라즈마 발생공간을 형성하고, 플라즈마와 플라즈마로 전환되지 아니한 처리가스가 유출되는 유출구가 다수 개 형성된 평판형의 하부 접지 전극;을 구비하고,And a flat lower ground electrode provided at a lower portion of the power electrode so as to face the power electrode to form a lower plasma generating space, and having a plurality of outlets through which the processing gas which is not converted into plasma is discharged. 상기 하부 접지 전극의 두께가 3~50mm인 것을 특징으로 하는, 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치.The thickness of the lower ground electrode is 3 to 50mm, parallel plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus. 전압이 인가되는 평판형의 파워 전극; 및A flat power electrode to which a voltage is applied; And 상기 파워 전극의 하부에 파워 전극과 대향하도록 설치되어 하부 플라즈마 발생공간을 형성하고, 플라즈마와 플라즈마로 전환되지 아니한 처리가스가 유출되는 유출구가 다수 개 형성된 평판형의 하부 접지 전극;을 구비하고,And a flat lower ground electrode provided at a lower portion of the power electrode so as to face the power electrode to form a lower plasma generating space, and having a plurality of outlets through which the processing gas which is not converted into plasma is discharged. 상기 하부 접지 전극의 두께가 7~50mm인 것을 특징으로 하는, 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치.The thickness of the lower ground electrode is 7 to 50mm, parallel plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 파워 전극과 하부 접지 전극에는 각 전극을 냉각시키는 냉각수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는, 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치.And a cooling means for cooling each electrode in the power electrode and the lower ground electrode. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 파워 전극과 하부 접지 전극에는 각 전극을 냉각시키는 냉각수단이 마련되어 있으며, 상기 하부 접지 전극에 마련되는 냉각수단은 상기 하부 접지 전극의 내부에 냉각 유체가 흐르는 유로가 형성됨으로써 마련되는 것을 특징으로 하는, 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치.Cooling means for cooling each electrode is provided in the power electrode and the lower ground electrode, and the cooling means provided in the lower ground electrode is provided by forming a flow path through which a cooling fluid flows inside the lower ground electrode. Parallel plate type atmospheric plasma surface treatment apparatus. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 서로 대향하는 상기 파워 전극과 하부 접지 전극은, 각 전극을 이루는 도전체가 노출되어 대향하지 않도록, 상기 서로 대향하는 파워 전극과 하부 접지 전극의 적어도 일방의 대향하는 면에는 절연체층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치.The power electrode and the lower ground electrode which face each other are provided with an insulator layer formed on at least one of the opposing surfaces of the power electrode and the lower ground electrode which face each other so that the conductors constituting each electrode are not exposed to face each other. A parallel plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 파워 전극의 상부에 파워 전극과 대향하도록 설치되어 상부 플라즈마 발생공간을 형성하고, 접지되는 상부 접지 전극;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치.And an upper ground electrode disposed on the upper portion of the power electrode so as to face the power electrode to form an upper plasma generating space, and grounded to the ground plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 파워 전극과 하부 접지 전극의 평면 형상이 다각형 또는 원형인 것을 특징으로 하는, 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치.And the planar shape of the power electrode and the lower ground electrode is polygonal or circular. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 파워 전극과 하부 접지 전극의 평면 형상이 부채꼴 형상인 것을 특징으로 하는, 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치.A flat plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus, characterized in that the planar shape of the power electrode and the lower ground electrode is a fan shape. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 표면처리 장치에 의해 표면처리되는 피처리물은 그 평면 형상이 기본적으로 원형이고,The workpiece to be surface-treated by the surface treatment apparatus is basically circular in shape, 상기 피처리물의 중심을 상기 파워 전극과 하부 접지 전극의 부채꼴 형상의 꼭지점에 정렬시킨 상태에서, 이 꼭지점을 중심으로 상기 피처리물과 상기 파워 전극 및 하부 접지 전극을 상대적으로 회전시키는 회전수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치.And rotating means for relatively rotating the workpiece, the power electrode, and the lower ground electrode about the vertex while the center of the workpiece is aligned with a fan-shaped vertex of the power electrode and the lower ground electrode. A parallel plate type atmospheric pressure plasma surface treatment apparatus. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 그 내부에 상기 파워 전극과 하부 접지 전극 및 피처리물을 수용하는 챔버를 구비하고,A chamber for receiving the power electrode, the lower ground electrode, and the workpiece therein; 상기 챔버에는, 상기 처리가스가 유입되는 유입구와, 표면처리 후의 폐가스가 배출되는 배기구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 평행 평판형 대기압 플라즈마 표면처리 장치.The chamber is provided with an inlet port through which the processing gas flows in and an exhaust port through which the waste gas after the surface treatment is discharged. 삭제delete 삭제delete
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