KR101468077B1 - 상압 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상압 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 상압 플라즈마 처리장치는 상압 플라즈마 처리장치에 있어서, 직립되도록 구비되는 한 쌍의 전극; 및 상기 전극과 기판 사이에서 발생되는 자기장에 의해 이온을 상기 기판의 필름층에 조사시켜 요철을 형성시키는 자력 발생부; 를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따르면, 상압 플라즈마 발생시 자기장에 의해 이온이 기판 표면에 형성된 필름층(PI-Film)에 강하게 조사되게 하여 물리적으로 형성된 요철로 필름층과 Ni-도금과의 접착력을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

상압 플라즈마, FCCL, PI-Film(필름층), 자기장, 요철, 접착력

Description

상압 플라즈마 처리장치{APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE WITH ATMOSPHERIC PRESSURE PLASMA}

본 발명은 상압 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상압 플라즈마 발생시 자기장에 의해 이온이 기판 표면에 형성된 필름층(PI-Film)에 강하게 조사되게 하여 물리적으로 형성된 요철로 필름층과 Ni-도금과의 접착력을 극대화시킬 수 있는 상압 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 상압 플라즈마 처리장치는 공정 처리 전후의 대기압 조건에서보다 안정된 방전 상태를 실현할 수 있도록 상압 플라즈마를 사용하여 피처리물을 처리할 수 있는 장치로 고속 처리와 대면적 처리가 가능한 이점이 있다.

이러한 상압 플라즈마는 여러 가지 방법을 이용하여 발생시킬 수 있으며, 가장 보편적으로 사용되는 방법으로는 오존 발생장치에서 이미 오랫동안 사용되어 왔던 무성방전 방식이다.

여기서, 무성방전의 원리는 이미 잘 알려진 바와 같이, 상압 하에서 금속 전극의 한쪽 또는 양쪽을 절연체로 절연하고 금속 전극에 고전압의 교류 또는 펄스를 인가하게 되면 양 전극 사이의 공간에서 고전압에 의한 방전이 일어나고 그에 의해 플라즈마가 발생되는 원리이다.

한편, 기판을 제조하기 위해서는 에폭시수지가 함침된 프리프레그(PPG)를 사용하여 단면 또는 양면의 연성 동박 적층필름(FCCL, Flexible Copper Clad Laminate, 이하, FCCL라 한다)을 적층 또는 접합하는 방법을 채용하고 있으며, 이때 층간의 강한 계면 접착력은 가장 중요한 요건으로 취급하고 있다.

더욱이, 상기 전극의 표면에는 그 표면에 형성되는 집적회로 등을 보호하기 위하여 폴리이미드 필름(Polyimide film: PI-film) 등이 코팅(Coating)된 구조를 취하고 있다.

그리고 상기 연성 동박 적층필름의 제조방법은 전기 도금법을 이용하거나 플라즈마 법을 이용하고 있으나, 상기 전기 도금법은 환경 오염과 소모성 약품처리에 따른 비용이 높은 반면 초기 투자 비용이 적으며, 플라즈마 법은 에칭처리가 완벽하게 되지 않으므로 FCCL에 요구되는 성능에 미달되는 단점이 있다.

상기 상압 플라즈마 처리장치는 고주파 전원이 인가되는 전극과 접지되는 전극의 위치가 수평 방향인 상하에 구비되면 다이렉트(Direct) 형이고, 전극의 위치가 수직 방향인 좌우에 구비되면 리모트(Remote) 형이다.

특히, 상기 다이렉트 형은 기판이 하부 전극 상에 안착된 상태에서 공정 처리가 실시되지만 리모트 형에서는 좌우 전극은 움직이지 않고 전극 하측에 구비된 기판이 이송장치에 의해 이송되면서 기판의 공정 처리가 이루어지는 것이다.

그리고 상기 전극의 구조는 DBD(Dielectric Barrier Discharge: 유전체 격벽 방전) 방식으로, 한 쌍의 대향된 유전체로 미세한 간격을 갖는 전극 사이에서 플라 즈마를 발생시킨다. 이후, 그 중 한 개의 전극에 형성된 가스 배출구를 통해, 플라즈마에 의해 여기된 반응가스를 배출시켜 그 하부에 위치한 피처리물을 처리하는 형태의 전극구조이다.

한편, 플라스마는 이온화된 상태의 기체로 그 속에는 전기적으로 중성인 원자들로만 이루어진 고온 기체와 달리 서로 반대의 전하를 띤 입자들, 즉 전자와 원자핵이 뒤섞여 존재한다. 따라서, 플라즈마는 전체적으로는 중성이지만 국부적으로는 이온과 전자 사이의 전하 분리에 의한 전기장이 발생한다.

도 1을 참조하여 종래의 리모트형 상압 플라즈마 처리장치를 설명한다.

대기압 상태의 하우징(10)과 상기 하우징(10) 내 상판 중앙부에 직립되면서 대향되도록 구비되는 플라즈마 발생부인 한 쌍의 전극(12)으로 이루어진다. 여기서, 상기 전극(12) 중 어느 하나는 고주파 전원이 인가되고 다른 하나는 접지된다.

그리고 상기 전극(12)은 내측면에 절연부재가 구비되면서 길이 방향으로 연장되는 판상으로 기판(S)의 장 방향보다는 더 연장되며 상기 전극(12)의 사이에는 공정 가스를 기판(S)에 공급하는 길이 방향의 가스 공급부(14)가 개재된다.

그리고 상기 하우징(10)의 상판이나 하판의 모서리부에는 공정 진행 후 발생되는 잔류 가스를 외부로 배출하기 위해 배기 펌프(P)가 구비된다.

그러나 상기 FCCL에서의 에칭 과정은 필름층(PI-Film)과 무전해 Ni-도금과의 밀착성을 위해 이 FCCL의 표면에 요철 형상을 만드는 과정으로 무전해 Ni-도금과 필름층(PI-Film)의 밀착성을 유지하기 위하여 충분한 표면 거칠기가 형성되지 않음에 따라 에칭을 통해 필름층의 표면에 물리적으로 요철을 형성하는 것이 대두되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 상압 플라즈마 발생시 자기장에 의해 이온이 기판 표면에 형성된 필름층(PI-Film)에 강하게 조사되게 하여 물리적으로 형성된 요철로 필름층과 Ni-도금과의 접착력을 극대화시킬 수 있게 한 상압 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상압 플라즈마 처리장치에 있어서, 직립되도록 구비되는 한 쌍의 전극; 및 상기 전극과 기판 사이에서 발생되는 자기장에 의해 이온을 상기 기판의 필름층에 조사시켜 요철을 형성시키는 자력 발생부; 를 포함하여 이루어짐으로써, 상압 플라즈마 발생시 자기장에 의해 필름층에 이온을 강하게 조사시켜 상기 필름층에 물리적으로 요철을 형성하고 상기 요철에 의해 기판과 필름층의 접착력을 극대화시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명의 상압 플라즈마 처리장치는 상압 플라즈마 발생시 자기장에 의해 이온이 기판 표면에 형성된 필름층(PI-Film)에 강하게 조사되게 하여 물리적으로 형성된 요철로 필름층과 Ni-도금과의 접착력을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 상압 플라즈마 처리장치를 첨부도면을 참조하여 일 실시 예 를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 상압 플라즈마 처리장치는 도면에는 도시하지 않았지만 하우징(도면에 미도시)과, 한 쌍의 전극(112, 116)인 플라즈마 발생부, 피처리물인 기판(S)이 적재되는 적재대(도면에 미도시), 자력 발생부(120) 및 배기 펌프로 구성된다.

여기서, 상기 하우징, 전극(112, 116), 적재대 및 배기 펌프는 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략하며, 설명하지 않은 부호 114, 118은 절연부재이다.

상기 자력 발생부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 전극(116)의 외측단과 상기 기판(S)의 하측에 각각 구비되어 자기장으로 상기 기판(S) 표면상의 필름층(PI-Film: 도면에 미도시)에 상압 플라즈마 발생시 아르곤(Ar) 등과 같은 이온을 강하게 조사시켜 물리적으로 요철을 형성시킬 수 있다.

여기서, 상기 자력 발생부(120)는 상기 전극(116)의 외측단에 N극이 배치되고 상기 기판(S)의 하측에 S극이 배치되며, 타측의 전극(112)의 외측단에 구비될 수도 있다.

더욱이, 자기장을 상압 플라즈마에 인가하는 상기 자력 발생부(120)는 반영구적으로 사용할 수 있는 영구자석 또는 전원을 인가시켰을 때 자석이 되는 전자석 등 중 어느 하나를 접목시키며 본 실시 예에서는 영구자석을 예를 들어 설명한다.

여기서, 영구자석은 구조 및 방법적으로 용이하고 공간을 적게 차지하지만 균일한 자기장을 만들기가 어렵고 자기장의 세기가 한정되어 있는 반면 전자석을 쓰는 경우는 외부 코일을 장착하는 등의 제한이 많이 있으나 자기장의 방향 혹은 분포를 자유롭게 조절할 수 있다는 장점이 있다.

결국, 상압 플라즈마 생성시 상기 자력 발생부(120)에서 발생되는 자기장에 의해 기판(S) 상의 필름층에 이온을 강하게 조사시켜 상기 필름층에 요철을 물리적으로 형성시킴에 따라 무전해 Ni(니켈)-도금과 Cu(구리)-도금을 순차 진행함에 있어 Ni-도금층과 필름층의 접착 효율을 상승시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 상압 플라즈마 처리장치는 도면에는 도시하지 않았지만 하우징(도면에 미도시)과, 한 쌍의 전극(112, 116)인 플라즈마 발생부, 피처리물인 기판(S)이 적재되는 적재대(도면에 미도시), 자력 발생부(120') 및 배기 펌프로 구성되며, 상기 하우징, 플라즈마 발생부, 적재대 및 배기 펌프는 앞선 실시 예의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 자력 발생부(120')는 영구자석 또는 전자석 중 어느 하나를 접목하며 본 실시 예에서는 영구자석일 경우를 예시한다. 그리고 상기 자력 발생부(120')는 앞선 실시 예의 그것과 동일한 기능을 하되 도 3에 도시된 바와 같이 상기 전극(112, 116)의 외측 양단에 각각 구비되며 극 배열은 상기 전극(112, 116)과 근접하면서 상호 대칭되도록 S/N극이 배치된다.

여기서, 설명하지 않은 부호 114, 118은 절연부재이다.

도 1은 종래의 상압 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상압 플라즈마 처리장치에서 전극 간의 자기력선을 도시한 개략도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상압 플라즈마 처리장치에서 전극 간의 자기력선을 도시한 개략도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

112, 116: 전극 120, 120': 자력 발생부

S: 기판

Claims (6)

1. 상압 플라즈마 처리장치에 있어서,

   직립되도록 구비되는 한 쌍의 전극;

   배기 펌프; 및

   상기 전극과 기판 사이에서 발생되는 자기장에 의해 이온을 Ni-도금이 진행되는 상기 기판 표면 상의 필름층에 조사시켜 요철을 형성시키는 자력 발생부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 처리장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 자력 발생부는 상기 전극의 외측부와 상기 기판의 하측에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 처리장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 자력 발생부는 상기 전극의 외측 양단에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 처리장치.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 자력 발생부는 영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 처리장치.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 자력 발생부는 영구 자석을 포함하고, 상기 영구자석의 극 배열은 상기 전극과 근접하게 N극이 배치되고 상기 기판과 근접되게 S극이 배치되는 것을 특징으로 하는 는 상압 플라즈마 처리장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 자력 발생부는 영구 자석을 포함하고, 상기 영구자석의 극 배열은 상기 전극과 근접하면서 대칭되도록 S/N극이 배치되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 처리장치.

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