KR101516967B1 - 건식 세정장치 - Google Patents

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KR101516967B1
KR101516967B1 KR1020140061329A KR20140061329A KR101516967B1 KR 101516967 B1 KR101516967 B1 KR 101516967B1 KR 1020140061329 A KR1020140061329 A KR 1020140061329A KR 20140061329 A KR20140061329 A KR 20140061329A KR 101516967 B1 KR101516967 B1 KR 101516967B1
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최용섭
이강일
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한국기초과학지원연구원
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Abstract

건식 세정장치는 제1 전극, 제1 전극과 마주하는 제2 전극, 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하는 다공성의 제1 피처리물, 제1 전극과 제1 피처리물 사이에 배치되고, 세정 가스를 공급받아 생성된 플라즈마가 유동하는 제1 가스 유로부, 및 제1 피처리물과 제2 전극 사이에 불활성 가스가 유동하도록 구성된 제2 가스 유로부를 포함한다.

Description

건식 세정장치{DRY-CLEANING APPARATUS}
본 발명은 건식 세정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다공성 피처리물의 세정을 위한 건식 세정장치에 관한 것이다.
유기 화합물의 전계 발광현상을 이용한 유기발광 디스플레이 장치는, 낮은 전압에서 구동할 수 있고 박형화가 용이하며, 시야각이 넓으며 빠른 응답 속도를 갖고 있어 다양한 전자 장치에 이용되고 있다. 유기발광 디스플레이 장치는 2개의 전극과 그들 사이에 배치된 발광층을 포함하고, 발광층의 고효율 발광을 위해서 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 주입층, 정공 수송층 등의 박막을 전극과 발광층 사이에 형성할 수 있다.
발광층이나 상기 박막은 유기 화합물로 형성된 유기층이고, 이와 같은 유기층은 마스크를 이용한 증착 공정을 통해서 형성한다. 마스크는 증착하고자 하는 패턴과 대응하도록 형성된 개구부들을 갖고, 유기 화합물은 상기 개구부들을 통과하여 기판으로 증착된다. 상기 증착 공정에서는 유기 화합물이 기판으로 증착되는 것을 차단하는 마스킹 영역에 유기 화합물이 증착되고, 마스크의 재사용을 위해서 마스킹 영역에 증착된 유기 화합물을 제거하는 세정 공정을 수행한다.
마스크의 세정 공정은 크게 습식 세정과 건식 세정으로 수행될 수 있다. 습식 세정 공정에서는, 유기 용제를 이용하여 유기 화합물을 용이하게 제거할 수 있으나, 오히려 유기 용제가 마스크에 잔류하여 유기 화합물이나 마스크를 손상시킬 수 있고 고가의 유기 용제에 대한 부담이 있다는 문제점이 있다. 에칭 가스를 이용하는 건식 세정 공정은 습식 세정에 비해서는 상대적으로 피처리물인 마스크의 손상이 적지만, 피처리물이 다공성, 즉 다수의 개구부들을 가지므로 플라즈마가 마스크의 세정면 뿐만 아니라 그 반대면 까지 도달하여 여전히 마스크를 손상시키는 문제가 있고, 건식 세정 공정 중의 열에 의한 팽창으로 인해 마스크의 변형이 일어날 수 있다.
본 발명의 일 목적은 피처리물의 세정이 필요한 세정면은 안정적으로 건식 세정하고 그 반대면의 손상을 방지하는 건식 세정장치를 제공하는 것이다.
일 측면으로서, 본 발명에 따른 건식 세정장치는 제1 전극, 상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 다공성의 제1 피처리물, 상기 제1 전극과 상기 제1 피처리물 사이에 배치되고, 세정 가스를 공급받아 생성된 플라즈마가 유동하는 제1 가스 유로부, 및 상기 제1 피처리물과 상기 제2 전극 사이에 불활성 가스가 유동하도록 구성된 제2 가스 유로부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 불활성 가스의 유속은 상기 플라즈마가 상기 제1 피처리물의 개구를 통해 상기 제2 가스 유로부로 이동하지 않도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 전극은 접지 전극이고, 상기 제2 전극에는 고압이 인가될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 전극은 냉각 수단을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 세정 가스는 산소(O2) 또는 삼불화 질소(NF3)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 건식 세정장치는 상기 제1 전극과 함께 상기 제2 전극을 개재시키는 제3 전극, 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 위치하는 다공성의 제2 피처리물, 상기 제2 전극과 상기 제2 피처리물 사이에 배치되고, 세정 가스를 공급받아 생성된 플라즈마가 유동하는 제3 가스 유로부, 및 상기 제2 피처리물과 상기 제3 전극 사이에 불활성 가스가 유동하도록 구성된 제4 가스 유로부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 피처리물의 제1 면은 제1 가스 유로부를 향해 배치되어 플라즈마에 의해서 세정되고, 상기 제1 면의 반대면인 제2 면은 불활성 가스가 유동하는 제2 가스 유로부를 향해 배치되어 상기 플라즈마에 의해서 상기 제2 면이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상기 피처리물이 다공성을 가지고 있더라도 상기 제2 가스 유로부의 불활성 가스의 유동에 의해서 플라즈마가 상기 제1 가스 유로부에서 상기 제2 가스 유로부로 이동하는 것이 방지될 수 있다.
동시에, 상기 제2 가스 유로부와 인접한 전극은 냉각 수단과 연결되어 상기 전극과 접하여 유동하는 상기 불활성 가스를 냉각시킴으로써 상기 피처리물을 냉각시킬 수 있다. 즉, 상기 피처리물은 상기 플라즈마에 의해서 온도가 상승하지만 상기 불활성 가스에 의해서 냉각됨으로써 열적 변형이 방지될 수 있다.
또한, 상기 전극을 기준으로 일측에 상기 제1 및 제2 가스 유로부들을 형성하고, 반대측에 상기 전극을 공유하여 제3 및 제4 가스 유로부들을 형성함으로써 1개의 건식 세정장치를 이용하여 복수개의 피처리물을 동시에 세정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 세정장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1의 건식 세정장치에서 피처리물의 세정 공정을 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들에 대해서만 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소 등이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 세정장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1의 건식 세정장치에서 피처리물의 세정 공정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 건식 세정장치(500)는 제1 전극(110), 제2 전극(120), 제1 가스 유로부(FP1) 및 제2 가스 유로부(FP2)를 포함한다.
상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120)은 서로 마주하여 배치된다. 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120) 사이에, 상기 제1 및 제2 가스 유로부들(FP1, FP2)이 배치되고, 상기 제1 가스 유로부(FP1)와 상기 제2 가스 유로부(FP2)의 경계에 다공성의 제1 피처리물이 배치된다. 상기 제1 피처리물은 다수의 개구부들을 갖는 제1 마스크(200)일 수 있다. 상기 개구부들을 통해서 유기 화합물이 통과하여 증착 대상 기판에 유기 패턴이 형성될 수 있고, 상기 개구부들의 디자인은 사용자가 원하는 다양한 형태의 유기 패턴에 따라 달라질 수 있다. 상기 제1 마스크(200)의 개구율을 약 10 내지 20%일 수 있다.
상기 제1 전극(110)은 접지 전극이고, 상기 제2 전극(120)에는 고압이 인가될 수 있다. 상기 제2 전극(120)은 절연체(122)에 의해서 절연될 수 있다.
상기 제1 마스크(200)는 상기 제1 가스 유로부(FP1)에서 세정된다. 상기 제1 마스크(200)에서 세정이 필요한 면인 제1 면(210)이 상기 제1 가스 유로부(FP1)를 향해 배치된다. 상기 제1 가스 유로부(FP1)는 제1 가스 주입구(132)를 통해서 세정 가스를 공급받고, 상기 세정 가스는 상기 제1 가스 유로부(FP1)에서 플라즈마가 되어 상기 제1 마스크(200)에 플라즈마가 제공될 수 있다. 즉, 상기 제1 전극(110)과 상기 제2 전극(120) 사이에서 플라즈마가 생성되고, 세정이 필요한 상기 제1 마스크(200)의 제1 면(210)에 플라즈마가 제공된다. 플라즈마에 의해서 상기 제1 면(210)에 잔류하는 유기 화합물이 제거됨으로써 상기 제1 마스크(200)가 세정된다.
상기 제1 가스 유로부(FP1)에서 생성된 플라즈마는, 다시 기체로 전이되어 상기 제1 가스 주입구(132)의 반대측에 배치된 제1 가스 배출구(134)를 통해서 상기 제1 가스 유로부(FP1)의 외부로 배출될 수 있다. 상기 세정 가스는 산소(O2), 삼불화 질소(NF3) 등을 포함할 수 있다.
상기 제2 가스 유로부(FP2)는 상기 제1 마스크(200)와 상기 제2 전극(120) 사이에 배치된다. 즉, 상기 건식 세정장치(500)는 상기 제1 전극(110)으로부터 상기 제1 가스 유로부(FP1), 상기 제2 가스 유로부(FP2) 및 상기 제2 전극(120)이 순차적으로 배열된 구조를 갖고, 상기 제1 및 제2 가스 유로부들(FP1, FP2)의 경계에 상기 제1 마스크(200)가 배치된다. 구체적으로, 상기 제1 가스 유로부(FP1)는 상기 제1 전극(110)과 상기 제1 마스크(200) 사이의 영역이고, 상기 제2 가스 유로부(FP2)는 상기 제1 마스크(200)과 상기 제2 전극(120) 사이의 영역에 해당한다.
상기 제2 가스 유로부(FP2)에 공급되는 불활성 가스는 상기 제2 가스 유로부(FP2)로 플라즈마가 이동하는 것을 방지한다. 상기 제1 면(210)의 반대면인 상기 제1 마스크(200)의 제2 면(220)이 상기 제2 가스 유로부(FP2)를 향해 배치된다. 상기 제2 가스 유로부(FP2)는 제2 가스 주입구(142)를 통해서 상기 불활성 가스를 공급받고, 상기 불활성 가스는 상기 제2 가스 유로부(FP2)를 따라서 유동한다. 상기 불활성 가스가 상기 제2 가스 유로부(FP2)로 공급됨에 따라서, 상기 제2 가스 유로부(FP2)로 플라즈마가 이동하는 것을 방지할 수 있고, 플라즈마에 의해서 상기 제1 마스크(200)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1 마스크(200)의 상기 제1 면(210)을 세정하기 위해서 상기 제1 면(210)에 플라즈마가 제공되더라도, 부분적으로는 플라즈마가 상기 개구부들을 통과하여 상기 제2 면(220)으로 이동함에 따라서 상기 개구부들이나 상기 제2 면(220)이 손상될 수 있지만 상기 제2 가스 유로부(FP2)를 따라 상기 불활성 가스가 유동함으로써 플라즈마가 상기 제1 가스 유로부(FP1)에서 상기 제2 가스 유로부(FP2)로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 개구부들이나 상기 제2 면(220)을 손상시키는 것이 방지된다.
상기 제2 가스 유로부(FP2)로 공급된 불활성 가스는 상기 제2 가스 주입구(142)의 반대측에 배치된 제2 가스 배출구(144)를 통해서 상기 제2 가스 유로부(FP2)의 외부로 배출될 수 있다. 상기 제2 가스 유로부(FP2)에서는 상기 불활성 가스가 소정 유속으로 상기 제2 가스 주입구(142)에서부터 상기 제2 가스 배출구(144)를 향하는 방향으로 유동한다. 상기 불활성 가스의 유속은 상기 제1 가스 유로부(FP1)에서 상기 제2 가스 유로부(FP2)로 플라즈마가 이동하지 못하도록 상기 제1 및 제2 가스 유로부들(FP1, FP2) 각각의 공간 부피, 압력 등을 고려하여 조절될 수 있다. 상기 불활성 가스는 아르곤(Ar) 등을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 상기 제2 전극(120)은 냉각 수단(미도시)과 연결되어 상기 제2 전극(120)과 접하여 상기 제2 가스 유로부(FP2)를 유동하는 불활성 가스를 냉각시킬 수 있다. 상기 제2 전극(120)에 의해서 냉각된 불활성 가스는, 플라즈마에 의해서 고온으로 데워진 제1 마스크(200)의 온도를 낮춤으로써 제1 마스크(200)이 열에 의해서 변형되는 것을 방지할 수 있다. 일례로, 상기 냉각 수단은 상기 제2 전극(120)의 내부에 배치되도록 형성될 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 상기 건식 세정장치(500)가 상기 제1 가스 유로부(FP1) 및 상기 제2 가스 유로부(FP2)를 포함하도록 구성됨으로써 상기 제1 마스크(200)의 세정 공정에서 상기 제2 면(220)이나 상기 개구부들이 불필요하게 식각되어 상기 제1 마스크(200)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 동시에, 상기 제2 전극(120)을 이용하여 상기 제1 마스크(200)와 접촉하면서 유동하는 상기 불활성 가스를 냉각시킴으로써 상기 제1 마스크(200)가 플라즈마에 의해서 변형되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1 및 제2 가스 유로부들(FP1, FP2) 각각의 공간 크기나, 상기 세정 가스와 상기 불활성 가스의 유량 등을 조절하여 상기 제1 마스크(200)의 상기 제1 면(210) 만을 선택적으로 세정할 수 있다.
한편, 상기 건식 세정장치(500)는 제3 전극(310), 제3 가스 유로부(FP3) 및 제4 가스 유로부(FP4)를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 전극(310)은 상기 제2 전극(120)과 마주하여 배치되어 상기 제1 전극(110)과 함께 상기 제2 전극(120)을 개재시킨다. 즉, 상기 제2 전극(120)을 기준으로, 일측에 상기 제1 전극(110)이 배치되고 타측에 상기 제3 전극(310)이 배치된다. 상기 제2 전극(120)과 상기 제3 전극(310) 사이에 상기 제3 가스 유로부(FP3) 및 상기 제4 가스 유로부(FP4)가 배치되고, 상기 제3 및 제4 가스 유로부들(FP3, FP4) 사이에 다공성의 제2 피처리물이 배치된다. 상기 제2 피처리물은 다수의 개구부들을 포함하는 제2 마스크(400)일 수 있다.
상기 제3 가스 유로부(FP3)는 상기 제2 전극(120)과 상기 제3 전극(310) 사이에 배치되고, 외부에서 세정 가스가 공급되어 상기 제2 및 제3 전극들(120, 310) 사이에서 플라즈마를 생성한다. 상기 제3 가스 유로부(FP3)에서 생성된 플라즈마는 상기 제2 마스크(400)에 제공된다. 상기 제3 가스 유로부(FP3)로 제공되는 세정 가스는 상기 제1 가스 유로부(FP1)로 제공되는 세정 가스와 실질적으로 동일하고, 상기 제3 가스 유로부(FP3)에서 상기 제2 마스크(400)가 세정된다.
상기 제4 가스 유로부(FP4)는 상기 제2 전극(120)과 상기 제3 가스 유로부(FP3) 사이에 배치되고, 외부에서 불활성 가스가 공급되어 상기 제3 가스 유로부(FP3)에서 생성된 플라즈마가 상기 제4 가스 유로부(FP4)로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 상기 제4 가스 유로부(FP4)로 제공되는 불활성 가스는 상기 제2 가스 유로부(FP2)로 공급되는 불활성 가스와 실질적으로 동일하다. 상기 제4 가스 유로부(FP4)의 불활성 가스는, 상기 제2 전극(120)에 의해서 냉각되어 상기 제2 마스크(400)를 냉각시킬 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 하나의 건식 세정장치(500)가 3개의 전극들(110, 120, 310)과 제1 내지 제4 가스 유로부들(FP1, FP2, FP3, FP4)을 포함함으로써 동시에 2개의 마스크(200, 400)을 플라즈마 및 열에 의한 손상 없이 세정할 수 있다.
110: 제1 전극 120: 제2 전극
122: 절연체 132, 134: 제1, 제2 가스 주입구
142, 144: 제1, 제2 가스 배출구 200, 400: 마스크
310: 제3 전극
FP1, FP2, FP3, FP4: 제1, 제2, 제3, 제4 가스 유로부

Claims (6)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 다공성의 제1 피처리물;
    상기 제1 전극과 상기 제1 피처리물 사이에 배치되고, 세정 가스를 공급받아 생성된 플라즈마가 상기 제1 피처리물의 표면을 따라 일 방향으로 유동하도록 구성된 제1 가스 유로부; 및
    상기 제1 피처리물과 상기 제2 전극 사이에 불활성 가스가 상기 일 방향 또는 상기 일 방향의 반대 방향을 따라 유동하도록 구성된 제2 가스 유로부를 포함하는 건식 세정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불활성 가스의 유속은
    상기 플라즈마가 상기 제1 피처리물의 개구를 통해 상기 제2 가스 유로부로 이동하지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    건식 세정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 접지 전극이고,
    상기 제2 전극에는 고압이 인가되는 것을 특징으로 하는,
    건식 세정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 냉각 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    건식 세정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세정 가스는 산소(O2) 또는 삼불화 질소(NF3)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    건식 세정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극과 함께 상기 제2 전극을 개재시키도록 상기 제2 전극과 마주하여 배치된 제3 전극;
    상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 위치하는 다공성의 제2 피처리물;
    상기 제2 전극과 상기 제2 피처리물 사이에 배치되고, 세정 가스를 공급받아 생성된 플라즈마가 유동하는 제3 가스 유로부; 및
    상기 제2 피처리물과 상기 제3 전극 사이에 불활성 가스가 유동하도록 구성된 제4 가스 유로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    건식 세정장치.
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