KR100998644B1 - 대기압 플라즈마 장치 및 이를 이용한 박막 제거 방법 - Google Patents

대기압 플라즈마 장치 및 이를 이용한 박막 제거 방법 Download PDF

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Abstract

액정표시장치의 제조에 있어 포토리소그래피 공정 진행시 박막을 제거하기 위해 에슁 공정 또는 드라이 에칭공정을 실시하고 있다. 상기 에슁 또는 드라이 에칭 공정을 진행시 플라즈마 장치를 이용하고 있는데, 특히 최근들어 플라즈마 발생 시 고가의 진공챔버를 필요치 않는 대기압 플라즈마 발생 장치를 이용하여 상기 공정을 진행함으로써 비용절감의 효과를 갖도록 하는 시도가 진행되고 있다.
그러나, 상기 대기압 플라즈마 장치는 통상적으로 배기장치를 구비하지 않고 있어, 에슁 또는 드라이 에칭 실시 후 플라즈마 노출에 의해 기판에서 떨어져 나간 플라즈마 반응물이 기판상에 재증착된 상태로 남아있고, 세정 후에도 완전히 제거되지 않아 불량을 발생시키는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하고자 흡입 배기부를 구비한 대기압 플라즈마 장치를 제공하며, 이를 이용하여 기판상의 박막의 에슁 또는 드라이 에칭을 실시함으로써 플라즈마 노출 후 잔유물을 바로 진공 흡입하여 기판으로부터 제거하는 박막 제거 방법을 제공한다.
대기압 플라즈마 장치, 흡입 배기부, 에칭, 애슁

Description

대기압 플라즈마 장치 및 이를 이용한 박막 제거 방법{Atmospheric Pressure Plasma equipment and Method for removing thin film from substrate using this }
도 1 은 종래의 다이렉트 타입(Direct Type)의 대기압 플라즈마 발생장치를 도시한 도면.
도 2 은 종래의 리모트 타입 타입(Remote Type)의 대기압 플라즈마 발생장치를 도시한 도면.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 제 1 실시예에 의한 대기압 플라즈마 장치 및 이를 이용한 박막 에칭(또는 에슁) 공정을 진행하는 것을 도시한 도면.
도 4는 상기 도 3b의 절단선 I-I를 따라 절단한 단면도.
도 5a와 도 5b 제 1 실시예의 대기압 플라즈마 장치의 진공 흡입 배기부의 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 다이렉트 타입의 대기압 플라즈마 장치 및 이를 이용한 박막 제거 공정을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 리모트 타입의 대기압 플라즈마 장치 및 이를 이용한 박막 제거 공정을 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210 : 리모트 타입 대기압 플라즈마 장치
220 : 기판이송수단
225 : 롤러
240 : 진공 흡입부 몸통
245 : 흡입구
250 : 기판
260a, 260b : 플라즈마 발생부의 제1, 2 전압
265 : 지지부
290 : 플라즈마 반응물
d2 : 진공 흡입 배기부와 플라즈마 발생부 사이 간격
E : 진공 흡입 배기부
P :플라즈마 발생부
POA : 플라즈마 형성 영역
VA : 흡입영역
본 발명은 대기압 플라즈마 장치(Atmospheric Pressure Plasma equipment) 및 이를 이용한 박막 제거 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전압 또는 가열 등에 의하여 기체가 전리(ionization)되어 전자 및 이온의 수밀도가 비약적으로 증가되는데, 이러한 기체가 전리된 상태 즉, 전리기체를 플라즈마라 한다.
이러한 플라즈마는 여러 분야에 널리 이용되고 있다. 일례로서 액정표시장치를 포함하는 평판표시장치 및 반도체의 제조 공정 중 하나인 포토리소그래피 공정에 있어서, 금속물질 또는 반도체층 등을 패터닝 시 이용되는 포토레지스트를 애슁(ashing) 처리하여 제거하거나, 또는 기타 유기물질 또는 반도체물질 등으로 이루어진 박막을 에칭(etching)하거나 또는 표면의 유기물 등을 제거하기 위한 세정 공정에 일반적으로 플라즈마 발생 장비를 이용하여 진행하고 있다.
이러한 플라즈마는 발생 압력에 따라 진공 챔버 등을 갖춘 저압 플라즈마와 상압(대기압) 플라즈마로 구분할 수 있다.
이중 진공 챔버를 이용한 저압 플라즈마는 플라즈마 생성이 용이하나 저압의 상태를 유지하기 위한 진공 챔버, 배기 장치 등의 비용이 고가이며, 배치 타입의 제품 투입 방식을 주로 채용하고 있어서, 대량 처리 시 한계가 있다.
반면, 대기압 플라즈마는 대기압 상태에서 플라즈마를 생성시키므로 고비용의 진공 시스템이 필요하지 않고, 연속 공정이 가능하여 대량 생산에 많은 이점이 있다.
이후 도면을 참조하여 종래의 대기압 플라즈마 장치에 대해 간단히 설명한다.
도 1 은 종래의 다이렉트 타입(Direct Type)의 대기압 플라즈마 발생장치를 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 플라즈마 공정을 진행할 기판(40) 등을 장착할 수 있는 스테이지(10)가 구비되어 있으며, 상기 스테이지(10) 상부에는 접지된 하부전극(15)이 형성되어 있다. 상기 하부전극(15) 위에는 플라즈마 공정을 진행할 기판(40)이 위치하고 있다.
다음, 상기 하부전극(또는 기판(40), 15)의 상부로 상기 하부전극(15)과 일정간격 이격하여 상부전극(20)이 구비되어 있다. 이때, 상기 상부전극(20)은 고압의 전압공급원(25)과 연결되어 있다. 또한, 상기 상부전극(20)에는 상기 상부전극(20)과 하부전극(15) 사이 영역에 플라즈마 형성을 위한 활성화 가스를 공극하기 위한 가스 저장 용기(30)가 연결되어 있다. 도시하지 않았지만 상기 상부전극(20) 내부에는 상기 가스 저장 용기로부터 공급된 여러 가스를 그 혼합비율을 맞추기 위한 가스 배합기(미도시)가 구비되어 있어 상기 가스 배합기로부터 상기 상부전극(20)과 하부전극(15) 사이의 플라즈마 형성영역에 배합된 가스를 공급하고 있다.
도 2는 종래의 리모트 타입(Remote Type)의 대기압 플라즈마 장치를 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 플라즈마 공정을 진행할 기판(80) 위로 서로 일정간격 이격하여 마주보는 제 1 전극(50)과 제 2 전극(55)이 형성되어 있으며, 이때, 상기 제 1 전극(50)은 접지되어 있으며, 상기 제 2 전극(55)은 고압의 전압 공급원(65) 과 연결되어 있다. 상기 두 전극(50, 55)이 장착 된 상부 지지대에는 상기 이격된 두 전극(50, 55) 사이의 플라즈마 생성 영역(57)으로 활성화 가스 공급을 위한 가스 유입구(58)가 형성되어 있어 상기 가스 유입구(58)와 연결된 가스 저장 용기(75)로부터 가스를 공급받아 상기 플라즈마 생성영역(57) 활성화 가스를 공급한다.
상기 고전압이 인가된 두 전극(50, 55) 과 그 사이의 공급된 활성화 가스로 인해 플라즈마가 상기 플라즈마 발생영역(57)발생되면 하부의 플라즈마 배출구(70)를 통해 기판(80)의 표면쪽으로 방출되어 기판을 플라즈마에 노출시키고 있다. 이때, 전술한 리모트 타입의 플라즈마 발생장치는 기판을 롤러(85)의 회전을 통해 일방향으로 이동시키는 기판이동수단(83)의 상부에 위치하는 것이 특징이다.
전술한 두 방식의 대기압 플라즈마 장치는 액정표시장치 제조 공정에 있어서는 통상적으로 스캔 방식으로 기판에 형성된 박막을 에칭 처리하고 있다.
조금 더 자세히 설명하면, 리모트 타입의 대기압 플라즈마 장치(도 2참조)의 경우 기판(80)이 일방향으로 이동시킬 수 있는 기판이동수단(83)의 상부에 서로 일정간격 이격되며 마주보도록 한 제 1, 2 전극(50, 55)을 구비한 지지대(60)를 포함하는 상기 리모트 플라즈마 발생장치가 위치하며, 이때, 플라즈마 배출구(70)가 상기 기판이동수단(83) 상면으로부터 일정간격 이격하여 상기 기판이동수단(83) 상면과 마주보며 위치하고 있으며, 기판(80)이 기판이동수단(83) 위를 일정 속도로 일방향으로 이동하면 부분적으로 상기 플라즈마 배출구를 통해 방출되는 플라즈마에 노출되어 애슁 또는 드라이 에칭이 진행되고 있다.
또한, 다이렉트 타입의 대기압 플라즈마 장치(도 1 참조)를 이용하여 기판 상의 박막을 에칭할 경우, 상기 다이렉트 타입의 대기압 플라즈마 장치의 스테이지(10) 상의 하부전극(15) 위로 기판(40)을 위치시키면, 상기 스테이지가 일방향으로 일정한 속도를 가지며 이동하며, 상기 스테이지(10) 상부에 위치한 상부전극(20)과 상기 스테이지(10) 상부에 구비된 하부전극(15)이 상기 두 전극(15, 20) 사이영역에 플라즈마를 발생시켜 애슁 또는 드라이 에칭 공정이 진행되고 있다.
그러나 전술한 바와 같이, 종래의 다이렉트 타입 또는 리모트 타입의 대기압 플라즈마 장치를 이용하여 액정표시장치용 기판에 박막의 에칭을 실시할 경우 플라즈마에 노출되어 기판으로부터 박리되는 플라즈마에 반응한 반응물 예를들면 기판으로부터 에슁에 의해 박리된 포토레지스트 등이 다시 기판에 재증착되어 잔류하게 되는 문제가 발생하고 있다. 더욱이 이렇게 박리된 플라즈마 반응물은 플라즈마에 반응하여 변성되어 기판에 재증착된 것이기에 추후 세정 공정을 진행하여도 잘 제거되지 않아, 최종적으로 완성된 액정표시장치의 불량률을 증가시키는 문제가 발생하고 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 플라즈마에 의한 반응으로 박리된 반응물을 제거할 수 있는 대기압 플라즈마 발생장치 및 이를 이용한 박막 제거 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 의한 대기압 플라즈마 장치는 기판 장착 수단과; 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 대향되는 제 2 전극을 구비한 플라즈마 발생부와; 상기 플라즈마 발생부에서 일정간격 이격하여, 흡입구가 상기 기판 장착수단과 마주보도록 위치하는 진공 흡입 배기부로 구성된다.
이때, 상기 플라즈마 발생부는 지지대에 의해 상기 기판 장착 수단 상부로 상기 제 1 전극과 제 2 전극이 고정되고, 상기 제 1,2 전극 사이에서 발생한 플라즈마가 하부의 기판 장착수단 쪽으로 방출되는 것을 특징으로 하며, 상기 기판 장착 수단은 상부에 다수의 롤러가 구비되어 상기 롤러 상부로 기판이 이동하는 기판이동수단 자체인 것이 특징이다.
또한, 상기 제 2 전극은 상기 기판 장착 수단에 구비되어, 상부의 제 1 전극과 하부의 제 2 전극 사이에 기판이 위치하는 것이 특징이며, 이때 상기 기판 장착 수단은 스테이지인 것이 특징이다.
또한, 상기 진공 흡입 배기부는 모터(motor) 또는 팬(fan)과 속이 빈 연결수단을 통해 연결되어 상기 흡입 배기부 내의 흡입구가 흡입력을 갖는 것이 특징이이다.
이때, 상기 진공 흡입 배기부는 길이방향의 양측면이 속이 빈 연결수단을 통해 모터(motor) 또는 팬(fan)과 연결되거나, 또는 흡입구 반대면인 상부면에 형성된 다수의 홀과 속이 빈 연결수단을 통해 모터(motor) 또는 팬(fan)과 연결된 것이 특징이다.
또한, 상기 플라즈마 발생부와 진공 흡입 배기구 사이의 일정간격은 10mm 내지 100mm인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 또 다른 대기압 플라즈마 장치는 지면과 평행한 상태에서 수직하게 세워지는 기능을 갖는 스테이지와; 상기 스테이지 상면에 형성된 제 1 전극과, 상기 지면에 수직하게 세워진 스테이지와 마주보며 상기 수직하게 세워진 스테이지에 대해 수평을 유지하며 직선 운동하는 제 2 전극을 갖는 플라즈마 발생부를 포함한다.
이때, 상기 제 1 전극에는 다수의 흡입홀이 구비되어 기판이 상기 스테이지 상의 제 1 전극 상에 놓여지면 상기 흡입홀이 주위 공기를 흡입함으로 해서 상기 기판이 상기 제 1 전극에 밀착 고정되는 것이 특징이다.
본 발명에 의한 또 다른 대기압 플라즈마 장치는 지면과 평행한 상태에서 수직하게 세워지는 기능을 갖는 스테이지와; 상기 수직하게 세워진 스테이지에 대해 지지대에 의해 고정된 제 1, 2 전극에 의해 발생하는 플라즈마를 방출하는 방출구가 마주하도록 위치하며, 상기 플라즈마 방출구가 상기 수직하게 세워진 스테이지에 대해 수평을 유지하며 직선 운동하는 플라즈마 발생부를 포함한다.
이때, 상기 스테이지에는 다수의 흡입홀이 구비되어 기판이 상기 스테이지상에 놓여지면, 상기 흡입홀이 주위 공기를 흡입함으로 해서 상기 기판이 상기 스테이지에 밀착 고정되는 것이 특징이다.
또한, 상기 지면에 수직하게 세워진 스테이지의 하부에 플라즈마 공정 진행시 발생하는 기판으로부터 박리되는 플라즈마 반응물이 낙하하는 위치에 상기 플라 즈마 반응물을 퇴적시키는 포집수단이 더욱 구비되며, 상기 포집수단은 내부에 상기 반응물을 진공 흡입하여 외부로 배출시키는 흡입구가 더욱 구비된 것이 특징이다.
본 발명에 의한 또 다른 대기압 플라즈마 장치는 지면과 수직하게 위치하며, 지면에 수직한 방향으로 직선 운동하는 스테이지와; 상기 스테이지와 마주보며 상기 수직하게 세워진 스테이지에 대해 수평을 유지하며 고정된 플라즈마 발생부와; 상기 스테이지 하부에 흡입 배출구를 갖는 포집수단을 포함한다.
이때, 상기 스테이지는 기판을 수직하게 이동시키는 기판이동수단과 연결되어 상기 기판이동수단으로부터 수직한 상태의 기판을 공급받는 것이 특징이다.
또한, 상기 플라즈마 발생부는 제 1, 2 전극을 구비하여 상기 제 1, 2 전극 사이에 발생한 플라즈마를 일방향에 위치한 플라즈마 방출구를 통해 플라즈마를 방출하는 것을 특징이며, 상기 스테이지에는 다수의 흡입홀이 구비되어 기판이 상기 스테이지 전면에 상에 놓여지면, 상기 흡입홀이 주위 공기를 흡입함으로 해서 상기 기판이 상기 스테이지에 밀착 고정되는 것이 특징이다.
또는, 상기 플라즈마 발생부는 제 1 전극을 구비하며, 상기 스테이지 전면부에 제 2 전극을 더욱 구비하여 상기 제 1, 2전극 사이에 플라즈마가 발생하는 것이 특징이며, 이때, 상기 제 2 전극에는 다수의 흡입홀이 구비되어 기판이 상기 스테이지 전면부의 제 2 전극 표면에 놓여지면 상기 흡입홀이 주위 공기를 흡입함으로 해서 상기 기판이 상기 제 2 전극에 밀착 고정되는 것이 특징이다.
본 발명에 의한 대기압 플라즈마 장치를 이용한 박막 제거 방법은 박막이 형 성된 기판을 대기압 플라즈마 장치의 기판 장착 수단에 위치시키는 단계와; 상기 기판 위로 플라즈마 발생부와 상기 플라즈마 발생부로부터 일정간격 이격하여 위치한 진공 흡입 배기부를 위치시키는 단계와; 상기 플라즈마 발생부에 고전압 및 활성화 가스를 공급하여 플라즈마를 발생시키며, 동시에 상기 진공 흡입 배기부는 상기 흡입 배기부의 흡입구로 흡입 실시한 후, 상기 플라즈마 발생부 및 상기 흡입 배기부의 흡입구를 순차적으로 기판이 통과하도록 하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 플라즈마 발생부와 진공 흡입 배기구 사이의 이격한 일정간격은 10mm 내지 100mm인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 대기압 플라즈마 장치를 이용한 또 다른 박막 제거 방법은 박막이 형성된 기판을 대기압 플라즈마 장치의 스테이지 상부에 위치시키는 단계와; 상기 스테이지 상부에 위치한 기판을 상기 스테이지 전면에 구비된 다수의 흡입홀을 이용하여 상기 스테이지 상면에 밀착 고정시키는 단계와; 상기 기판이 밀착 고정된 스테이지를 지면에 수직으로 세우는 단계와; 상기 지면에 수직하게 세워진 스테이지에 일정간격 이격하여 위치한 플라즈마 발생부을 일방향으로 이동시키며, 상기 스테이지에 밀착 고정된 기판 표면에 플라즈마를 노출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 대기압 플라즈마 장치를 이용한 또 다른 박막 제거 방법은 수직한 상태로 기판을 이동시키는 기판이동수단으로부터 수직한 상태의 기판이 수직하게 세워진 상태의 스테이지 전면에 위치시키는 단계와; 상기 스테이지 표면에 형성된 흡입홀을 통해 상기 기판을 스테이지 전면부에 밀착 고정시키는 단계와; 상기 스테이지 전면부를 마주보며 일정간격 이격하여 위치한 플라즈마 발생부를 통해 플라즈마를 발생시키는 단계와; 상기 플라즈마에 기판 전면이 노출되도록 상기 스테이지를 지면에 수직한 방향으로 이동시키는 단계를 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
<제 1 실시예>
본 발명의 제 1 실시예에서는 흡입 배기부을 구비한 대기압 플라즈마 장치를 제공함으로써 기판으로부터 박리된 플라즈마 반응물을 플라즈마 공정 후 바로 제거할 수 있는 박막 제거 공정을 제안한다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 제 1 실시예에 의한 대기압 플라즈마 장치 및 이를 이용한 박막 에칭(또는 에슁) 공정을 진행하는 것을 도시한 도면으로서, 도 3a는 다이렉트 타입 대기압 플라즈마 장치를, 도 3b는 리모트 타입 대기압 플라즈마 장치를 이용한 박막 에칭 공정을 진행하는 것을 도시한 것이다.
우선, 도 3a를 참조하면, 본 발명의 다이렉트 타입의 대기압 플라즈마 장치(110)는 크게 하부전극(127)을 포함하는 스테이지부(S)와 제 2 전극을 포함하는 플라즈마 발생부(P)와 흡입 배기부(E)로 이루어진다. 조금 더 상세히 설명하면, 하부전극(127)과 상기 하부전극이 구비된 스테이지(125)를 포함하는 스테이지부(S)가 형성되어 있으며, 이때, 상기 하부전극(127) 상에 플라즈마를 통한 에칭을 진행할 기판(132)이 위치하게 된다. 상기 스테이지부(S)의 하부전극(127) 상부로 일정간격 이격하여 그 저면에 고압 전압 공급부(미도시)와 연결된 상부전극(129)과 상기 상부전극을 고정시키는 지지대(113)로 이루어지는 플라즈마 발생부(P) 구비되어 있으며, 상기 플라즈마 발생부(P)에서 상기 스테이지(125)가 진행하는 방향으로 즉, 기판이 플라즈마 공정 후, 흡입 배기부(E)를 통과하도록 하는 위치에, 도면상으로는 상기 플라즈마 발생부(P)의 좌측에 일정간격(d1) 이격하여 진공 흡입 배기 장치(120)가 구비되어 있다.
여기서 상기 진공 흡입 배기부(E)의 구조에 대해, 도 5a와 도 5b를 참조하여 설명한다.
상기 진공 흡입 배기부(E)는 내부가 빈 형태로 일방향에 흡입구(145)를 갖는 몸통(140)과 상기 몸통(140)의 상부(도 5b 참조) 또는 양끝단(도 5a 참조)이 속이 빈 파이프(150, 153)로써 모터(155)나 팬(미도시) 등에 연결된 구조로 구성되어 있다. 즉, 상기 진공 흡입 배기부(E)는 몸통(140) 내부에 빈 공간(EA)이 구비되며, 상기 빈 공간(EA)과 연결된 흡입구(145)가 상기 파이프가 연결된 몸통(140) 부분보다 얇게 형성되며, 상기 몸통(140) 내부의 빈 공간(EA)과 외부에 위치한 모터(155) 또는 팬(미도시)과 속이 빈 파이프(150, 153)로 연결됨으로써 상기 모터(155) 또는 팬(미도시) 구동 시 상기 몸통(140)내의 빈 공간(EA)이 저압 상태로 되어 외부와의 압력차로 인해 흡입구(145)로 기판(132)상의 잔류물을 흡입하여 외부로 배출시키게 된다.
모터(155)와 파이프(150, 153)로써 연결된 진공 흡입 배기구(E) 부분은 도 5a에 도시한 바와 같이, 상기 몸통(140)의 길이방향의 양 끝단에 위치할 수도 있으며, 또는 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 진공 흡입 배기 장치(E) 몸통(140)의 상부에 다수개 위치할 수도 있다.
상기 진공 흡입 배기부의 역할에 대해 설명하면, 도 3a에 도시한 바와 같이 상기 진공 흡입 배기부(E)는 상기 기판(132)이 위치한 스테이지(125) 상면과 마주보도록 구비된 몸통의 흡입구(145)를 통해 상기 플라즈마 발생부(P)에 의해 발생한 플라즈마에 노출됨으로써 에칭 또는 애슁되어 증착되어 있던 기판(132)으로부터 떨어져 나간 플라즈마 반응물을 마치 진공 청소기가 바닥의 먼지를 흡입하듯 흡입하여 상기 파이프(미도시)를 통해 외부로 배출시키게 된다.
다시 도 3a를 참조하여 다이렉트 방식의 플라즈마 장치를 이용한 에슁 공정에 대해 설명한다.
전술한 바와 같이, 다이렉트 방식의 대기압 플라즈마 장치(110)의 상부전극(127)을 포함하는 플라즈마 발생부(P)로부터 스테이지(125) 진행방향으로 일정간격(d1) 바람직하게는 10mm 내지 100mm 이격하여 흡입 배기부(E)가 구비함으로써 상기 스테이지(125) 상에 구비된 하부전극(127)과 상부의 상부전극(129)과 상기 두 전극(127, 129) 사이에 공급되는 활성화 가스에 의해 상부전극(129)의 면적 정도의 크기를 갖는 플라즈마가 발생하게 되고, 이때, 상기 스테이지(127)가 일방향으로 일정한 속도를 가지며 이동함으로써 상기 상부전극(129)과 하부전극(127)이 대응되는 영역인 플라즈마 발생영역을 기판(132)이 통과하여 기판(132) 상부에 형성된 박막이 상기 플라즈마와 반응하여 기판(132)으로부터 박리되며, 상기 플라즈마 형성 영역 즉, 상부의 상부전극(129)이 대응되는 영역을 지나간 기판(132)은 진공 흡입 배기부(E)의 흡입구(145)를 통과하며, 상기 기판(132)으로부터 박리된 플라즈마 반응물이 상기 진공 흡입 배기부(E) 흡입구(145)를 통해 흡입되어 외부로 배출된다. 따라서, 상기 진공 흡입 배기부(E)를 통과한 기판(132)은 플라즈마 에칭 또는 애슁에 의해 기판(132)으로부터 박리된 플라즈마 반응물이 거의 흡입되어 제거됨으로써 추후 이로 인한 불량을 방지 할 수 있다.
다음, 도 3b및 상기 도 3b의 절단선 I-I를 따라 절단한 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 리모트 방식의 대기압 플라즈마 장치 및 이를 이용한 박막 제거 공정에 대해 설명한다.
도시한 바와 같이, 리모트 방식의 대기압 플라즈마 장치(210)는 크게 플라즈마 발생부(P)와 상기 플라즈마 발생부(P)로부터 일정간격(d2) 이격하여 구비되는 진공 흡입 배기구(E)로 이루어진다. 또한 상기 리모트 방식의 대기압 플라즈마 장치(210)는 롤러(225)를 구비한 기판이동수단(220) 상부로 상기 기판이동수단(220)을 가로지르며 위치한다.
조금 상세히 설명하면, 상기 리모트 방식의 플라즈마 장치(210)는 서로 일정간격 이격한 제 1 전극(260a) 및 제 2 전극(260b)과 상기 두 전극(260a, 260b)을 고정시키는 지지대(265)를 포함하는 플라즈마 발생부(P)와, 상기 플라즈마 발생부(P)로부터 기판(250)의 이동방향쪽으로 즉, 기판(250)이 플라즈마 발생부(P)를 통과한 후, 진공 흡입 배기부(E)를 통과하도록 하는, 도면상으로 상기 플라즈마 발생부(P)의 좌측에 상기 플라즈마 발생부(P)에서 일정간격(d2) 이격하여 바람직하게는 10mm 내지 100mm의 간격을 가지며, 상기 지지대(265)에 고정된 상기 두 전극(260a, 260b)이 위치한 것과 동일하게 기판이동수단(220)을 가로지르며 진공 흡입 배기부(E)가 위치하고 있다. 이때, 상기 진공 흡입 배기부(E)의 흡입구(245)는 기판(250)의 폭보다 길게 형성되며, 도면에 나타나지 않았지만 상기 진공 흡입 배기부(E)는 파이프(미도시)를 통해 모터(미도시) 또는 팬(미도시)과 연결되어 있다. 따라서, 기판이동수단(220) 위를 기판(250)이 일정한 속도를 가지며 일방향으로 이동하며, 상기 플라즈마 발생부(P)의 제 1, 2 전극(260a, 260b)에 의해 발생한 플라즈마 영역(POA)을 통과할 때, 플라즈마에 노출되어 상기 기판(250) 상의 박막(미도시)이 기판(250)으로부터 박리되고, 상기 기판(250)이 상기 플라즈마 영역(POA)을 지나, 진공 흡입 배기부(E)의 흡입구(245)가 위치한 흡입 영역(VA)을 지나며, 상기 기판(250)으로부터 박리된 플라즈마 반응물(290)이 상기 흡입구(245)로 흡입되어 외부로 배출된다. 따라서, 상기 진공 흡입 배기부(E)의 흡입구 영역(VA)을 통과한 기판(250)의 표면에는 플라즈마와 반응하여 기판으로부터 박리된 플라즈마 반응물이 플라즈마 공정 진행 후 수초 이내로 기판에 재증착할 여유를 주지않고 흡입 제거됨으로써, 상기 플라즈마 반응물이 기판에 재증착되어 야기되는 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에서는 진공 흡입 배기부를 구비한 대기압 플라즈마 장치를 이용하여 플라즈마에 의해 반응하여 기판으로부터 박리된 플라즈마 반응물을 플라즈마 에칭 공정 후, 바로 흡입 제거함으로써 상기 플라즈마 반응물 의한 불량을 방지할 수 있는 박막 제거 방법을 제공하였다.
<제 2 실시예>
본 발명의 제 2 실시예는 대기압 플라즈마 장치를 지면에 대해 수직하게 위 치시켜 플라즈마에 의한 에칭 공정을 진행시킴으로써 중력에 의해 기판으로부터 박리된 플라즈마 반응물이 중력에 의해 자연적으로 하부로 떨어지도록 한 대기압 플라즈마 장치를 이용한 박막 제거방법에 대해 설명한다.
도 6을 참조하여 본 발명에 의한 제 2 실시예를 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 다이렉트 타입의 대기압 플라즈마 장치 및 이를 이용한 박막 제거 공정을 도시한 것이다.
도시한 바와 같이, 하부전극(327)을 포함하는 스테이지(325)가 위치하고 있으며, 상기 스테이지(325)는 지면에 평행한 상태에서 수직으로 세워지는 기능을 갖고 있으며, 상기 스테이지(325) 상부에 구비된 하부전극(327)은 그 표면에 1mm이내의 직경을 갖는 흡입홀(335)이 구비되어 상기 흡입홀(335)로 공기를 빨아들임으로 해서 기판(332)이 상기 하부전극(327)에 밀착 고정하도록 하여 상기 스테이지(325)가 지면에 수직한 상태로 세워졌을 경우에도 기판(332)이 상기 하부전극(327)로부터 떨어지지 않도록 하였다.
다음, 스테이지(325)가 지면에 수직하게 세워진 상태에서 지지대(340)에 고정된 상부전극(329)이 상기 지면에 수직하게 세워진 스테이지(325) 상의 하부전극(327)에 대응되어 위치하고 있다. 또한, 상기 세워진 스테이지(325) 하부에는 그 내부가 파여진 플라즈마 반응물 포집수단(350)이 상기 스테이지(325)의 길이만큼의 너비를 가지며 구비되어 있다.
전술한 제 2 실시예에 의한 대기압 플라즈마 장치(310)를 이용한 에칭 공정에 대해 설명한다.
제거되어야 할 박막이 형성된 기판(332)이 지면과 평행한 상태의 스테이지 상의 하부전극에 상부에 놓여지게 되면, 흡입 장치(미도시)가 구동하여 상기 하부전극(327) 표면에 형성된 다수의 흡입홀(335)이 주위 공기를 흡입하게 되어 기판(332)이 상기 하부전극(327) 표면에 완전히 밀착 고정 되어진다. 이후, 상기 스테이지(325)는 플라즈마 공정 진행을 위해 지면에 대해 수직한 상태를 갖기 위해 상부전극(329)과 일정간격을 유지하며 마주보도록 세워진다.
다음, 상기 서로마주한 두 전극(327, 329) 사이의 영역에 활성화 가스를 주입하며 고전압을 인가하면, 상기 두 전극(327, 329) 사이에 플라즈마가 발생하게 된다. 이때, 상기 상부전극(329)을 포함하는 지지대를 서서히 일방향으로 이동시키며 기판(332) 전체를 플라즈마에 노출시켜 에칭 또는 애슁을 진행한다. 이때, 상기 기판(332)이 지면에 대해 수직한 상태이므로 플라즈마에 반응하여 기판으로부터 박리되는 반응물은 중력에 의해 하부로 떨어지게 된다. 상기 수직하게 세워진 스테이지(325)의 하부에는 상기 기판(332)으로부터 박리된 반응물을 포집하기 위한 반응물 포집수단(350)이 구비되어 상기 기판(332)으로부터 박리되어 자유낙하하는 반응물을 포집하게 된다. 도시하지 않았지만, 상기 반응물 포집수단(350)에는 모터 등과 연결된 흡입구가 구비되어 있으며, 상기 흡입구를 통해 상기 반응물을 흡입하여 상기 반응물을 외부로 방출시킨다.
따라서, 제 1 실시예와 마찬가지로 플라즈마 노출 후, 상기 플라즈마 반응물이 시간차 없이 기판으로부터 제거됨으로써 상기 기판으로부터 박리된 플라즈마 반응물이 기판에 재증착을 방지할 수 있다.
다음, 도면없이 리모트 타입의 플라즈마 장치 및 이를 이용한 박막 제거 방법에 대해 설명한다. 제 2 실시예에로 제시한 타이렉트 타입 대기압 플라즈마 장치와 차이가 나는 부분에 대해서만 설명한다.
제 2 실시예에서 설명한 바와 같은 본 발명의 제 2 실시예의 리모트 타입 대기압 플라즈마 장치는 지면에 대해 수직하게 세워지는 기능을 갖으며, 상기 스테이지 표면에 흡입홀을 구비한 스테이지와, 상기 수직하게 세워진 스테이지에 대응하여 서로 마주보며 지지대에 의해 고정된 제 1, 2 전극으로 구성되며, 상기 제 1,2전극에 의해 발생한 플라즈마를 방출시키는 플라즈마 방출구가 마주하도록 구비된 플라즈마 발생부로 이루어진다. 이때, 상기 세워진 상태의 스테이지 하부에는 내부가 빈 용기모양의 반응물 포집수단이 더욱 구비된다. 또한, 기판이 스테이지에 구비된 주위 공기를 흡입하는 다수의 흡착홀에 의해 밀착 고정됨으로써 기판이 지면에 수직하게 세워진 상태의 스테이지로부터 떨어지지 않게 한 것이 특징이다.
리모트 타입 대기압 플라즈마 장치를 이용한 에칭 공정은 단지 기판이 스테이지 표면에 밀착 고정된다는 점을 제외하면 전술한 다이렉트 타입 대기압 플라즈마 장치를 이용한 에칭 공정과 동일하므로 그 설명은 생략한다.
<제 3 실시예>
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 리모트 타입의 대기압 플라즈마 장치 및 이를 이용한 박막 제거 공정을 도시한 것이다.
기판을 이동시키는 롤러 등을 포함한 기판이동수단에 있어, 상기 기판이동수 단에 기판면이 상기 기판이동수단 상부의 롤러 등에 놓여지도록 하여 기판을 이동시켰으나, 최근들어 기판이 점점 대형화되어 이동시 파손되는 문제가 발생하여 이를 해결하고자 상기 기판을 지면에 대해 수직하게 세워 이동시키는 기판이동수단이 개발되어 액정표시장치용 기판의 제조에 이용되고 있다.
따라서, 본 발명의 제 3 실시예에 전술한 수직으로 기판을 이동시키는 기판이동수단에 대기압 플라즈마 장치를 적용한 것이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시에에 의한 대기압 플라즈마 장치(400)는 기판(432)이 놓여지게 되는 스테이지(425)가 지면에 대해 수직한 상태가 위치하고 있으며, 또한, 상기 스테이지(425)는 기판(432)을 수직한 상태로 이동시키는 기판이동수단(미도시)에 밀착되어 위치하고 있다. 이때, 상기 스테이지(425)에는 기판(432)이 놓여지는 영역에 다수의 흡입홀(435)이 구비되어 있어, 기판(432)이 수직한 상태에서 상기 스테이지(425)로부터 이탈하지 않도록 하였다.
다음, 상기 스테이지(425)에 대응하여 일정간격 이격하여 플라즈마 발생부(P)가 위치하고 있다. 이때, 상기 플라즈마 발생부(P)는 움직이지 않도록 고정되어 있으며, 상기 스테이지(425)가 상하로 움직이며 플라즈마 방출구를 통해 상기 스테이지(425) 전면에 밀착된 기판(432)에 플라즈마를 방출시키는 것이 특징이다.
상기 플라즈마 발생부(P)는 도면에는 플라즈마를 발생시키는 제 1, 2 전극(460a, 460b)과 상기 두 전극을 고정시키는 지지부 및 플라즈마를 일방향으로 방출시키는 방출구를 갖는 리모트 타입을 도시하였지만, 다이렉트 타입의 플라즈마 발생부로 대치하여도 무방하다. 이 경우, 제 2 실시예에서 보인바와 같이 상기 스테이지 상부에 하부전극이 형성되며, 상기 하부전극 표면에 기판이 위치하게 된다. 또한, 상기 하부전극 표면에 흡입홀이 형성된다.
다시, 도시한 3실시예에 의한 리모트 타입 대기압 장치에 대해 설명한다.
상기 스테이지(425)의 하측으로 기판이동수단(미도시)에는 플라즈마 공정 진행시 상기 기판(432)으로부터 박리되어 자유낙하 하는 플라즈마 반응물을 포집하기 위한 포집수단(480)이 형성되어 있다. 상기 포집수단(480)은 내부적으로 흡입구(482)를 구비하여 상기 포집된 플라즈마 반응물을 외부로 진공 흡입하여 배출하게 된다.
전술한 대기압 플라즈마 장치를 이용하여 기판상의 박막을 제거하는 방법에 대해 설명한다.
기판(432)이 지면에 수직한 상태로 기판이동수단(미도시)을 통해 이동하여 상기 대기압 플라즈마 장치(400)의 스테이지(425) 전면에 위치하게 되면, 상기 지면에 대해 수직한 상태의 스테이지(425) 표면에 구비된 다수의 흡입홀(435)이 공기를 흡입함으로써 상기 기판(432)을 상기 스테이지(425)에 밀착 고정된다.
이후, 상기 플라즈마 발생부(P)의 전극(460a, 460b)에 전원을 인가하여 상기 플라즈마 발생부(P)의 상기 스테이지(425)와 마주보며 위치한 플라즈마 방출구를 통해 플라즈마를 상기 기판(132) 전면으로 방출하게 된다. 이때, 상기 스테이지(425)가 상하측으로 일정한 속도를 가지며 움직임으로써 기판(432) 전면에 상기 플라즈마가 노출되게 된다.
이때, 기판(432)이 지면에 대해 수직한 상태이므로 플라즈마에 노출된 기판전면부의 박막이 상기 기판(432)으로부터 박리되고, 동시에 지면쪽으로 자유낙하하게 되어 상기 대기압 플라즈마 장치(400)의 하측에 위치한 포집수단(480)으로 퇴적된다. 상기 포집수단에는 진공 흡입하는 흡입구 구비되어 상기 포집되는 플라즈마 반응물을 외부로 배출시키게 된다.
본 발명의 실시예는 하나의 구체적인 실시예에 지나지 않으며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 구성요소의 많은 변형 및 변경이 가능함을 물론이며, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 된다.
본 발명에 의한 흡입 배기 장치를 구비한 대기압 플라즈마 장치를 이용하여 기판 상의 박막을 에칭 또는 애슁을 실시할 경우, 플라즈마에 반응하여 기판으로부터 박리되는 플라즈마 반응물을 플라즈마 공정 진행과 거의 동시에 흡입 배기 장치를 이용하여 상기 기판으로부터 흡입하여 제거하거나, 또는 플라즈마 공정을 기판을 지면에 대해 수직하게 세운 상태에서 진행하여 플라즈마 반응물이 기판으로부터 하부로 자유낙하시켜 제거함으로써 시간 경과에 의해 상기 기판으로부터 박리된 플라즈마 반응물이 기판에 재증착되는 것을 방지하여 세정공정 후에도 제거 되지않아 발생하는 불량을 방지하는 효과가 있다.
또한, 플라즈마 공정 후 진행되는 기판의 세정공정에 있어서, 플라즈마 반응물이 거의 제거된 상태에서 상기 세정공정이 진행되므로 상기 세정공정에 부하를 감소시키는 효과가 있다.

Claims (25)

  1. 기판 장착 수단과;
    제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 대향되는 제 2 전극을 구비한 플라즈마 발생부와;
    상기 플라즈마 발생부에서 일정간격 이격하여, 흡입구가 상기 기판 장착수단과 마주보도록 위치하는 진공 흡입 배기부로 구성되는 대기압 플라즈마 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는 지지대에 의해 상기 기판 장착 수단 상부로 상기 제 1 전극과 제 2 전극이 고정되고, 상기 제 1,2 전극 사이에서 발생한 플라즈마가 하부의 기판 장착수단 쪽으로 방출되는 것을 특징으로 하는 대기압 플라즈마 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 장착 수단은 상부에 다수의 롤러가 구비되어 상기 롤러 상부로 기판이 이동하는 기판이동수단 자체인 것이 특징인 대기압 플라즈마 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 상기 기판 장착 수단에 구비되어, 상부의 제 1 전극과 하부의 제 2 전극 사이에 기판이 위치하는 것이 특징인 대기압 플라즈마 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 장착 수단은 스테이지인 대기압 플라즈마 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 흡입 배기부는 모터(motor) 또는 팬(fan)과 속이 빈 연결수단을 통해 연결되어 상기 흡입 배기부 내의 흡입구가 흡입력을 갖는 것이 특징인 대기압 플라즈마 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 진공 흡입 배기부는 길이방향의 양측면이 속이 빈 연결수단을 통해 모터(motor) 또는 팬(fan)과 연결된 것이 특징인 대기압 플라즈마 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 진공 흡입 배기부는 흡입구 반대면인 상부면에 형성된 다수의 홀과 속이 빈 연결수단을 통해 모터(motor) 또는 팬(fan)과 연결된 것이 특징인 대기압 플라즈마 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부와 진공 흡입 배기구 사이의 일정간격은 10mm 내지 100mm인 대기압 플라즈마 장치.
  10. 지면과 평행한 상태에서 수직하게 세워지는 기능을 갖는 스테이지와;
    상기 스테이지 상면에 형성된 제 1 전극과, 상기 지면에 수직하게 세워진 스테이지와 마주보며 상기 수직하게 세워진 스테이지에 대해 수평을 유지하며 직선 운동하는 제 2 전극을 갖는 플라즈마 발생부
    를 포함하는 대기압 플라즈마 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전극에는 다수의 흡입홀이 구비되어 기판이 상기 스테이지 상의 제 1 전극 상에 놓여지면 상기 흡입홀이 주위 공기를 흡입함으로 해서 상기 기판이 상기 제 1 전극에 밀착 고정되는 것이 특징인 대기압 플라즈마 장치.
  12. 지면과 평행한 상태에서 수직하게 세워지는 기능을 갖는 스테이지와;
    상기 수직하게 세워진 스테이지에 대해 지지대에 의해 고정된 제 1, 2 전극에 의해 발생하는 플라즈마를 방출하는 방출구가 마주하도록 위치하며, 상기 플라즈마 방출구가 상기 수직하게 세워진 스테이지에 대해 수평을 유지하며 직선 운동하는 플라즈마 발생부
    를 포함하는 대기압 플라즈마 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스테이지에는 다수의 흡입홀이 구비되어 기판이 상기 스테이지상에 놓여지면, 상기 흡입홀이 주위 공기를 흡입함으로 해서 상기 기판이 상기 스테이지에 밀착 고정되는 것이 특징인 대기압 플라즈마 장치.
  14. 상기 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 지면에 수직하게 세워진 스테이지의 하부에 플라즈마 공정 진행시 발생하는 기판으로부터 박리되는 플라즈마 반응물이 낙하하는 위치에 상기 플라즈마 반응물을 퇴적시키는 포집수단이 더욱 구비되는 대기압 플라즈마 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 포집수단은 내부에 상기 반응물을 진공 흡입하여 외부로 배출시키는 흡입구가 더욱 구비되는 대기압 플라즈마 장치.
  16. 지면과 수직하게 위치하며, 지면에 수직한 방향으로 직선 운동하는 스테이지와;
    상기 스테이지와 마주보며 상기 수직하게 세워진 스테이지에 대해 수평을 유지하며 고정된 플라즈마 발생부와;
    상기 스테이지 하부에 흡입 배출구를 갖는 포집수단
    을 포함하는 대기압 플라즈마 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 스테이지는 기판을 수직하게 이동시키는 기판이동수단과 연결되어 상기 기판이동수단으로부터 수직한 상태의 기판을 공급받는 것이 특징인 대기압 플라즈마 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는 제 1, 2 전극을 구비하여 상기 제 1, 2 전극 사이에 발생한 플라즈마를 일방향에 위치한 플라즈마 방출구를 통해 플라즈마를 방출하는 것을 특징으로 대기압 플라즈마 장치.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 스테이지에는 다수의 흡입홀이 구비되어 기판이 상기 스테이지 전면에 상에 놓여지면, 상기 흡입홀이 주위 공기를 흡입함으로 해서 상기 기판이 상기 스테이지에 밀착 고정되는 것이 특징인 대기압 플라즈마 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는 제 1 전극을 구비하며, 상기 스테이지 전면부에 제 2 전극을 더욱 구비하여 상기 제 1, 2전극 사이에 플라즈마가 발생하는 것이 특징인 대기압 플라즈마 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 전극에는 다수의 흡입홀이 구비되어 기판이 상기 스테이지 전면부의 제 2 전극 표면에 놓여지면 상기 흡입홀이 주위 공기를 흡입함으로 해서 상기 기판이 상기 제 2 전극에 밀착 고정되는 것이 특징인 대기압 플라즈마 장치.
  22. 박막이 형성된 기판을 대기압 플라즈마 장치의 기판 장착 수단에 위치시키는 단계와;
    상기 기판 위로 플라즈마 발생부와 상기 플라즈마 발생부로부터 일정간격 이격하여 위치한 진공 흡입 배기부를 위치시키는 단계와;
    상기 플라즈마 발생부에 고전압 및 활성화 가스를 공급하여 플라즈마를 발생시키며, 동시에 상기 진공 흡입 배기부는 상기 흡입 배기부의 흡입구로 흡입 실시한 후, 상기 플라즈마 발생부 및 상기 흡입 배기부의 흡입구를 순차적으로 기판이 통과하도록 하는 단계
    를 포함하는 대기압 플라즈마 장치를 이용한 박막 제거 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부와 진공 흡입 배기구 사이의 이격한 일정간격은 10mm 내지 100mm인 대기압 플라즈마 장치를 이용한 박막 제거 방법.
  24. 박막이 형성된 기판을 대기압 플라즈마 장치의 스테이지 상부에 위치시키는 단계와;
    상기 스테이지 상부에 위치한 기판을 상기 스테이지 전면에 구비된 다수의 흡입홀을 이용하여 상기 스테이지 상면에 밀착 고정시키는 단계와;
    상기 기판이 밀착 고정된 스테이지를 지면에 수직으로 세우는 단계와;
    상기 지면에 수직하게 세워진 스테이지에 일정간격 이격하여 위치한 플라즈마 발생부을 일방향으로 이동시키며, 상기 스테이지에 밀착 고정된 기판 표면에 플라즈마를 노출하는 단계
    를 포함하는 대기압 플라즈마 장치를 이용한 박막 제거 방법.
  25. 수직한 상태로 기판을 이동시키는 기판이동수단으로부터 수직한 상태의 기판이 수직하게 세워진 상태의 스테이지 전면에 위치시키는 단계와;
    상기 스테이지 표면에 형성된 흡입홀을 통해 상기 기판을 스테이지 전면부에 밀착 고정시키는 단계와;
    상기 스테이지 전면부를 마주보며 일정간격 이격하여 위치한 플라즈마 발생부를 통해 플라즈마를 발생시키는 단계와;
    상기 플라즈마에 기판 전면이 노출되도록 상기 스테이지를 지면에 수직한 방향으로 이동시키는 단계
    를 포함하는 대기압 플라즈마 장치를 이용한 박막 제거 방법.
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