KR19990062781A - 플라즈마 처리장치 및 처리방법 - Google Patents

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KR19990062781A
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게이이치 야마자키
요시타미 이노우에
사치코 오카자키
마스히로 고고마
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이마이 기요스케
마츠시다덴코 가부시키가이샤
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Abstract

중심전극(3)과, 이 중심전극(3)을 둘러싸도록 구비된 관형상의 외부전극(1)과, 상기 중심전극(3) 및 외부전극(1)을 서로 전기 절연시키도록 이들 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 배치된 관형상의 반응 파이프(2)와, 이 반응 파이프(2)내 상기 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 형성된 방전공간(22)에 플라즈마 생성 가스를 공급하기 위한 가스 공급수단(56)과, 상기 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 AC전압을 인가하기 위한 AC전원(17)을 포함하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4)에 있어서, 가스 공급수단(56)에 의해 플라즈마 생성 가스를 방전공간(22)으로 공급할 뿐만 아니라, AC전원(17)으로 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 AC전압을 인가함으로써, 대기압하에서 상기 방전공간(22)내에 글로우 방전을 발생시켜 상기 반응 파이프(2)의 취출구(21)로부터 상기 피처리물(7)쪽으로 플라즈마 제트(55)를 분사하고, 상기 중심전극(3) 및 외부전극(1)을 냉각시키기 위한 냉각수단(27, 28, 34, 35, 51)을 포함한 것을 특징으로 하는, 피처리물(7)의 플라즈마 처리를 위한 플라즈마 처리장치(K1∼K4)를 공개한다.

Description

플라즈마 처리장치 및 처리방법
본 발명은 어떠한 피처리물의 표면에 존재하는 유기물 등의 이물질의 세정과, 레지스터의 분리와, 유기막의 에칭과, 금속산화물의 환원과, 막형성 및 표면개질 등의 플라즈마 처리를 수행하는 플라즈마 처리장치와 이 플라즈마 처리장치를 사용하는 플라즈마 처리방법에 관한 것이다. 플라즈마 처리장치와 플라즈마 처리방법은 전자부품의 표면 세정에 적용될 수 있다.
통상적으로, 대기압하에서 플라즈마처리를 실행하고자 하는 시도가 되고 있다. 예컨대, 일본국특허 공개공보 제2-15171호(1990), 제3-241739호(1991) 및 제1-306569호(1989)에는, 한 쌍의 전극들이 반응용기내 방전공간에 설치되고, 또한 방전공간이 헬륨과 아르곤 등의 희유가스를 주성분으로 하는 플라즈마 생성가스로 채워지도록 전극들 사이에 유전체 부재를 설치하는 플라즈마 처리방법이 개시(開기示술)되어 있다. 피처리물을 반응용기내에 삽입하고. 전극 사이에 AC전압을 인가하면, 글로우 방전이 일어나서, 플라즈마 생성가스가 여기(excitation)하여 반응용기내에 플라즈마가 생성되고, 이 플라즈마에 의해 상기 피처리물을 플라즈마 처리한다.
그러나, 이 공지된 플라즈마 처리방법은, 피처리물의 특정 부분을 플라즈마처리하기가 어렵고 또한 플라즈마 처리를 위해 많은 시간이 소요된다는 단점을 가진다. 그러므로, 공지된 플라즈마 처리방법을 발전시킴으로써, 글로우 방전에 의해 대가압하에서 생성된 플라즈마, 특히 플라즈마의 활성종(active species)들을 피처리물에 제트방식으로(jettingly) 분사하는 플라즈마 처리가, 예컨대 일본국특허 공개공보 제4-358076호(1992), 제3-219082호(1991), 제4-212253호(1992) 및 제6-108257호(1994)에 제안되어 있다.
플라즈마 제트를 사용하는 상기 선행기술인 플라즈마 처리방법에서, 만일 사용되는 AC의 주파수가 10㎑ 미만이면, 생성된 라디칼(radical)의 양이 감소되므로 플라즈마 처리의 효과가 감소된다. 그러므로, 상기 선행기술의 처리방법에서, 10 내지 수십 ㎒의 주파수를 가지는 AC가 사용되기 때문에, 플라즈마 가스 온도의 극단적인 상승으로 인해 피처리물이 산화되거나 탄화되어 피처리물에 열손상을 준다고 하는 문제점들이 발생한다.
플라즈마는 방전을 통해 가스입자들이 반복 충돌함으로써 가열된다. 대기압하에서 생성된 플라즈마의 가스입자들의 평균 자유행로(average free path)는 감압하에서 생긴 플라즈마의 가스입자들의 평균 자유행로보다 작기 때문에, 대기압하에서 생긴 플라즈마의 가스입자들의 충돌빈도는 감압하에서 생긴 플라즈마의 가스입자들의 충돌빈도보다도 높아져서, 대기압하에서 생긴 플라즈마의 온도는 극단적으로 상승한다. 한편, 플라즈마의 가스입자들의 충돌빈도는 인가된 AC의 주파수에도 밀접하게 의존하며, 인가된 AC의 주파수가 높아질수록 플라즈마의 가스입자들의 충돌빈도는 더 증가어, 반응영역에 있어서의 플라즈마의 온도는 극히 고온으로 된다. 따라서 만일 인가된 AC의 주파수가 높아지게 되면, 플라즈마의 라디칼들과 이온들의 양은 더욱 증가하게 되지만, 반응 파이프와 전극, 특히 그 열이 방산되기가 어려운 반응 파이프내의 전극의 온도는 고온의 플라즈마에 의해 상승되고, 이어서 반응 파이프내의 전극의 열이 플라즈마쪽으로 전도되어 플라즈마의 온도가 과도하게 상승하게 된다. 더욱이, 반응 파이프내의 전극의 금 속의 종류에 따라 반응 파이프내의 전극의 온도가 용점에 거의 도달하게 되어, 반응 파이프내의 전극이 침식되고 휘발되어 피처리물 위에 침적되게 된다는 단점이 발생한다.
이외에도, 플라즈마 제트를 사용하는 상기 선행기술의 플라즈마 처리방법에서, 피처리물쪽을 향해 스트리머 방전(stramer discharge)이 쉽게 일어나서 피처리물의 표면을 손상하게 되는 문제가 생긴다.
스트리머 방전의 생성과정을 종래의 플라즈마 처리장치를 나타낸 도 24와 25를 참조하여 아래에서 설명한다. 종래의 플라즈마 처리장치는 관형상의 반응 파이프(2)와, 반응 파이프(2) 주위에 설치된 외부전극(1)과 반응 파이프(2)내에 설치된 중심전극(3)을 구비한다. 플라즈마 생성가스가 반응 파이프(2)내에 도입될 뿐만 아니라 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이에 AC전압이 인가되면, 반응 파이프(2)내에서 글로우 방전이 발생되어, 플라즈마 생성가스의 여기에 의해 반응 파이프(2)내에서 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마를 반응 파이프(2)의 취출구(blow-off outlet)로부터 플라즈마 제트로하여 피처리물(7)에 분사함으로써 피처리물을 플라즈마 처리하게 된다.
이러한 종래의 플라즈마 처리장치에서, 도 25에서 스트리머 방전(170)이 발생되는 한가지 원인은, 반응 파이프(2)의 내측과 외부전극(1)의 온도가 주로 열전달을 통해 고온 플라즈마에 의해 상승되기 때문이다. 즉, 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이의 공간, 즉 방전공간(22)의 국부적인 온도상승에 의해 부분적인 전자방출을 야기시키기 때문에, 전자들은 방전공간에 집중되도록 흐른다. 스트리머 방전(170)을 일으키는 다른 원인은, 플라즈마 생성가스내의 아르곤의 농도가 높기 때문것이다. 즉, 헬륨의 확산속도와 열전도도가 높기 때문에, 헬륨이 국부적인 온도상승을 완화시키는 반면에, 아르곤의 확산속도와 열전도도는 낮기 때문에, 플라즈마 생성가스내의 아르곤의 농도가 높아지게 됨에 따라, 공간에서의 열방산 특성은 저하하기 때문이다.
더욱 상세히 설명하면, 전자들이 초기에 반응 파이프(2)와 중심전극(3)의 표면의 일부분에 집중된 다음, 도 24에 나온 바와 같이, 반응 파이프(2)와 중심전극(3)의 이들 표면 부분들 사이에 스트리머(167)이 발생된다. 이러한 스트리머(167)가 발생되면, 안정된 글로우 방전, 즉 안정된 플라즈마가 더 이상 생기지 않으므로, 플라즈마 처리를 만족스럽게 실행할 수 없게 된다. 게다가, 도 25에 도시된 바와 같이, 스트리머 방전(170)이 외부전극(10)과 중심전극(3) 사이 뿐만 아니라 중심전극(3)과 피처리물(7) 사이에서도 발생되므로, 피처리물(7)의 표면에 손상을 주게 된다.
플라즈마 제트를 사용하여 대기압하에서 플라즈마 처리를 하는, 상기한 선행기술의 플라즈마처리 방법에 있어서, 만일 처리효과를 강화시키기 위해 AC의 주파수를 올리면, 피처리물(7)이 열적인 손상을 받거나 스트리머 방전(170)으로 인한 손상을 받는다. 그러나, 만일 피처리물(7)에 대한 손상을 방지하기 위해 AC의 주파수를 낮게하면, 처리효과가 낮아진다. 이들 단점들은 피처리물(7), 예컨대 IC칩을 포함한 전자부품 뿐만 아니라, 열적으로 약한 유기물, 은 및 구리 등의, 쉽게 산화될 수 있는 금속들, 그리고 쉽게 용융하는 땜납 등을 포함한 다양한 재료들을 플라즈마 처리함에 있어서 심각한 장애가 되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 위에서 설명된 선행기술의 단점들을 제거할 목적으로, 피처리물에 대한 열적인 손상과 스트리머 방전에 의해 야기되는 피처리물에 대한 손상을 적게하여 피처리물을 플라즈마 처리할 수 있는 플라즈마 처리장치와 플라즈마 처리장치를 사용하는 플라즈마처리방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 단면도.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리장치의 확대 파단면도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 단면도.
도 4는 도 3의 플라즈마 처리장치에 채용된 외부전극의 확대 사시도.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 측면도.
도 7은 도 6의 플라즈마 처리장치의 단면도.
도 8은 본 발명의 수정된 플라즈마 처리장치의 파단면도.
도 9는 도 8에서 화살표 IX의 방향으로 보았을 때, 도 8의 수정된 플라즈마 처리장치를 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 수정된 다른 플라즈마 처리장치의 세로방향 단면도.
도 11은 도 10의 수정된 다른 플라즈마 처리장치의 부분 파쇄 측면도.
도 12는 본 발명의 수정된 또 다른 플라즈마 처리장치의, 부분적인 단면을 보여주는 정면도.
도 13은 본 발명의 플라즈마 처리장치를 사용하는, 본 발명에 따른 자동 플라즈마 처리시스템의 구성을 보여주는 도면.
도 14는 도 13의 자동 플라즈마 처리 시스템의 주요 부분의 한 예를 보여주는 정면도.
도 15는 도 14의 자동 플라즈마 처리 시스템의 주요 부분의 절취 측면도.
도 16은 도 14의 자동 플라즈마 처리 시스템의 주요 부분의 평면도.
도 17은 도 14의 자동 플라즈마 처리 시스템에 사용된 플라즈마 처리장치의 확대 부분 정면도.
도 18은 도 17의 플라즈마 처리장치의 확대 부분 측면도.
도 19는 도 13의 자동 플라즈마 처리 시스템의 작동순서를 설명하는 개략도.
도 20은 도 13의 자동 플라즈마 처리 시스템에 의해 처리되는 회로기판의 평면도.
도 21은 본 발명의 수정된 자동 플라즈마 처리 시스템을 보여주는 개략도.
도 22는 본 발명의 수정된 다른 자동 플라즈마 처리 시스템을 보여주는 개략도.
도 23은 선행기술인 플라즈마 처리장치의 개략도.
도 24는 다른 선행기술 플라즈마 처리장치의 결점을 보여주는 단면도.
도 25는 도 24의 선행기술 플라즈마 처리장치의 다른 결점을 보여주는 단면도.
본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한, 피처리물의 플라즈마 처리장치는, 중심전극과; 상기 중심전극을 둘러싸도록 설치되는 관형상의 외부전극과; 중심전극과 외부전극을 서로간에 전기적으로 절연시키기 위해 중심전극과 외부전극 사이에 설치되는 관형상의 반응 파이프와; 반응 파이프내에서 중심전극과 외부전극 사이에 형성된 방전공간에 플라즈마 생성가스를 공급하기 위한 가스공급 수단과; 중심전극과 외부전극 사이에 AC전압을 인가하기 위한 AC전력원을 구비한 플라즈마 처리장치에 있어서, 가스공급 수단에 의해 플라즈마 생성가스를 방전공간에 공급할 뿐만 아니라 AC전원에 의해 AC전압을 중심전극과 외부전극 사이에 인가하여 대기압하에서 글로우 방전을 발생시킴으로써 플라즈마 제트를 반응 파이프의 취출구로부터 피처리물에 분사시키고, 중심전극과 외부전극을 냉각시키는 냉각수단을 구비함을 특징으로 한다.
본 발명의 목적과 특징들이 첨부도면과 함께 바람직한 실시예와 관련해 이루어진 아래의 상세한 설명으로부터 명확히 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 처리장치(K1)를 보여주고, 도 2는 플라즈마 처리장치(K1)의 주요 부분을 확대하여 보여준다. 플라즈마 처리장치(K1)는 도 1에서 해칭선으로 도시된 바와 같이 반응 파이프(2)내에서 중심전극(3)과 외부전극(1) 사이에 방전공간(2)이 형성되도록, 원통형 반응 파이프(2)와, 이 반응 파이프(2)의 축을 따라 반응 파이프(2)의 상단을 통해 연장하는 원통형 중심전극(3)과 반응 파이프(2)의 외주부 주위에 설치된 원통형 금속제 외부전극(1)을 구비한다.
반응 파이프(2)는 전기 절연재료로써 원통형으로 만들어진다. 그 직경이 아래쪽으로 점진적으로 작아지는 수렴부(20)가 반응 파이프(2)의 하단부에 형성되고 그리고 취출구(21)(吹出口)가 수렴부(20)의 하면에 형성된다. 반응 파이프(2)의 상부로부터 가스유입 파이프(56)가 돌출해 있다. 반응 파이프(2)를 형성하기 위한 전기 절연재료의 유전상수는 방전공간(22)의 온도를 낮추는데 중요한 역할을 하고, 이 값은 2,000 이하인 것이 바람직하다. 만일 반응 파이프(2)의 전기 절연재료의 유전상수가 2,000을 초과하면, 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이에 인가된 AC전압이 증가되지만, 방전공간(22)내의 플라즈마의 온도가 상승할 위험이 있다. 반응 파이프(2)를 형성하는 전기 절연재료의 유전상수의 하한은 특별히 설정되지 않지만 2일 수 있다. 만일 반응 파이프(2)를 형성하는 전기 절연재료의 유전상수가 2 미만이면, 중심전극(3)과 외부전극(1) 사이에 글로우 방전을 유지하기 위해 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이에 인가된 전압을 높여야 하므로, 방전공간(22)에서 전력소비가 증가해 방전공간(22)에서 플라즈마 가스의 온도상승이 발생한다.
반응 파이프(22)를 형성하는 전기 절연재료는, 예컨대 수정, 알루미늄과 이트리아(yttria)로 부분적으로 안정화된 지르코늄등의 유리질 재료 및 세라믹 재료등을 포함한다. 또한, 반응 파이프(2)를 마그네시안 단독 또는 마그네시아를 포함하는 전기 절연재료로써 형성할 수도 있는데, 이렇게 함으로써, 아래와 같은 이유로 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이에서 글로우 방전의 안정화를 도모하게 된다. 즉, 마그네시아는 이차전자방출 계수가 높기 때문에 반응 파이프(2)의 내측표면에 플라즈마중의 이온들이 충돌했을 경우에 있어서, 다량의 이차전자들이 반응 파이프(2)의 내측표면으로부터 방출되어서 반응 파이프(2)의 내측표면에 형성된 시스(sheath)에 의해 가속되어 플라즈마 생성가스를 이온화시킴으로써, 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이의 글로우 방전이 안정화된다.
외부전극(1)은, 수렴부(20)의 상단과 접하는 반응 파이프(2)의 부분에서 반응 파이프(2)의 외주부 주위에 설치된다. 외부전극(1)을 형성하는 금속재료는 높은 열전도도를 가진 것이 바람직한데, 이로 인해 외부전극(1)의 열방산 특성이 개선되므로, 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이의 글로우 방전을 균일하게 할 수 있다. 예컨대, 외부전극(1)을 형성하는 금속재료는 구리, 알루미늄, 황동 및 내부식 스테인레스강을 포함한다. 또한 외부전극(1)은 판상 또는 망상으로 형성할 수 있다.
외부전극(1)의 내측표면의 표면거칠기의 산술적 평균이 10 내지 1,000㎛으로 설정되면, 방전공간(1)에서의 글로우 방전을 균일하게 할 수 있다. 이를 위해, 외부전극(1)의 내측표면을 반응 파이프(2)의 외부표면과 밀접하게 접촉시켜야만 하고, 또한 중심전극(3)의 외부표면 또한 외부전극(1)과 동일한 방식으로 표면 거칠기를 가져야만 한다. 미시적인 관점에서 보아, 극히 미세한 마이크로-방전의 집합체가 형성되어 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이의 글로우 방전이 아아크 방전으로 이행하는 것을 방지하기 때문이라고 생각할 수 있다. 만일 외부전극(1)의 내측표면의 표면 거칠기가 10㎛ 미만이면, 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이의 글로우 방전이 발생하기 어렵게 되는 한편, 외부전극(1)의 내측표면의 표면 거칠기가 1,000㎛를 초과하면, 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이에 불균일한 글로우 방전이 발생할 수 있다. 외부전극(1)의 내측표면을 거칠게 하기 위해 샌드블래스트(sandblasting)등의 가공처리를 할 수 있다. 한편, 표면 거칠기를 식〔y=f(x)〕로 나타내고, 전극의 길이를 ℓ로 나타내면, 표면 거칠기의 산술적 평균 Ra (㎛)는 JIS(일본공업규격) B 0601에서 다음 식(1)으로 정의되어 있다.
(1)
중심전극(3)이 외부전극(1)과 직면하도록 반응 파이프(2)내에 설치되어 있고, 수렴부(20)의 상단에서부터 반응 파이프(2)의 축을 따라 반응 파이프(2)의 상단을 통해 연장된다. 중심전극(3)은 다수의 지지구(24)에 의해 반응 파이프(2)내에서 지지된다. 반응 파이프(2)에 있어서, 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이의 공간이 중심전극(3)을 둘러싸도록 방전공간(22)으로서 형성되어 있다. 중심전극(3)은 전극몸체 파이프(25)와 전극몸체 파이프(25)내에 설치되는 공급 파이프(26)로 구성되는 이중 파이프로 형성되어 있다. 전극몸체 파이프(25)는 양단이 폐쇄되어 있는 중공(中空)의 봉상으로 형성된 것이고, 반응용기(2)의 상단으로부터 상방으로 돌출하는 배출 파이프부(27)가 전극몸체 파이프(25)의 상단부에 형성된다. 공급 파이프(26)는 전극몸체 파이프(25)의 직경보다 작은 직경을 가지고 또한 개방된 양단부를 가지고 있어서 전극몸체 파이프(25)의 하단부에서부터 전극몸체 파이프(25)의 축을 따라 전극몸체 파이프(25)의 상단을 통하여 연장된다. 전극몸체 파이프(25)의 상단으로부터 상방으로 돌출하는 공급파이프(26)의 상단부는 공급부(28)로서 역할을 한다. 중심전극(2)에 있어서, 배출 파이프부(27)와 연통하도록 전극몸체 파이프(25)와 공급파이프(26) 사이에 유로(流路)(29)가 형성되어 있다. 전극몸체 파이프(25)와 공급파이프(26)는 외부전극(1)의 경우와 마찬가지의 금속재료로된 것이 바람직하다. 전극몸체 파이프(25)의 외측표면을 외부전극(1)의 내측표면과 같은 방식으로 거칠게 되어 있는 것이 바람직하다. 게다가, 대기압하에서 방전공간(22)에서 안정된 글로우 방전을 발생시키기 위하여, 중심전극(3)은 유전재료로 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 만일 중심전극(3)에 유전막을 형성하기 위해 유전재료를 코팅이 화학적 증착법(CVD) 또는 물리적 증착법(PVD)으로 코우팅을 형성하면, 유적막은 구조적으로 극히 미세하고 평활한 표면과 열악한 흡착성을 가진다.
플라즈마 처리장치(K1)에서, 중심전극(3)을 냉각시키기 위해 냉매를 사용한다. 냉매는 0℃의 온도에서 부동(不凍)특성을 가지고, 또한 전기 절연성과 내부식성을 가지는 액체인 것이 바람직하다. 냉매로서 이온교환수를 사용할 수도 있다. 고전압을 받게되는 전극들의 전기 누설을 방지하기 위하여, 냉매의 전기 절연성은 0.1mm의 간격에서 적어도 10㎸의 저항전압을 가지는 것이 바람직하다. 예컨대, 퍼플루오로카본(perfluorocarbon), 히드로플루오로에테르(hydrofluoroether) 등을 냉매로서 사용할 수 있다. 한편, 5∼10중량%의 에틸렌 글리콜을 순수에 첨가한 혼합액을 냉매로 사용할 수도 있다.
플라즈마 처리장치(K1)에서, 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이에 인가되는 AC전압은 1㎑ 내지 50㎓의 주파수를 가지는데, 10㎑ 내지 200㎒의 주파수를 가지는 것이 바람직하다. 만일 AC전압의 주파수가 1㎑ 미만이면, 방전공간(22)내에서의 글로우 방전은 안정하게 일어나지 않을 수도 있다. 한편, 만일 AC전압의 주파수가 200㎒를 초과한다면, 방전공간(22)내의 플라즈마의 온도가 현저하게 상승할 수 있다. 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이에 AC전압을 인가할 경우, 아래와 같은 이유로 외부전극(1)과 전원(17)을 접속하고, 중심전극(3)을 접지하는 것이 바람직하다. 즉, 이 경우에 있어서, 중심전극(3)과 피처리물(7) 간의 전위차가 실질적으로 0이 되기 때문에, 중심전극(3)과 피처리물(7) 사이의 스트리머 방전을 억제할 수 있기 때문이다. 특히, 피처리물(7)이 금속부를 포함하는 경우에, 중심전극(3)과 피처리물(7) 사이의 스트리머 방전이 극히 빈번히 발생되므로, 중심전극(3)을 접지하는 것이 바람직하다. 플라즈마 처리장치(K1)에서, 중심전극(3)은 공급파이프(26)의 공급부(28)에서 접지되어 있다.
플라즈마 처리장치(K1)에서, 불활성 가스(희유 가스) 또는 불활성 가스와 반응가스의 혼합가스를 플라즈마 생성가스로서 사용할 수 있다. 헬륨, 아르곤, 네온,크립톤 등을 불활성 가스로서 사용할 수 있다. 그러나, 글로우 방전의 안정성과 경제성의 관점에서 보아, 헬륨 또는 아르곤을 불활성 가스로서 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 만일 아르곤 가스만을 불활성 가스로서 사용한다면, 중심전극(3)과 피처리물(7) 사이에 스트리머 방전이 쉽게 발생되므로, 아르곤을 헬륨으로 희석한 혼합가스를 불활성 가스로서 사용하는 것이 바람직하다. 이 혼합가스에서의 아르곤과 헬륨의 혼합비는 방전공간(22)의 온도에 상당히 의존하지만, 중심전극(3)을 250℃ 이하의 온도로 설정할 경우에는 혼합가스는 90중량% 이하의 아르곤을 함유하는 것이 바람직하다. 만일 혼합가스가 90중량% 이상의 아르곤을 함유한다면, 아르곤의 준안정 상태에서의 에너지와 수명이 헬륨의 경우보다 적기 때문에 중심전극(3)과 피처리물(7) 사이에 스트리머 방전이 쉽게 발생된다.
한편, 반응가스의 종류는 플라즈마 처리의 목적에 따라 임의적으로 선택될 수 있다. 예컨대, 피처리물(7)의 표면에 존재하는 유기물의 세정과, 레지스트의 박리와 유기막의 에칭을 플라즈마 처리로 실시할 경우에 있어서, 산소, 공기, 이산화 탄소(CO2) 및 일산화 이질소(N2O) 등의 산화성 가스를 반응가스로서 사용하는 것이 바람직하다. 실리콘 등을 에칭할 경우에는, 4플루오르화 탄소(CF4)등의 불소계 가스를 반응가스로서 효과적으로 사용할 수 있다. 한편, 금속 산화물을 환원할 경우에는, 수소와 암모니아 등의 환원성 가스를 반응가스로서 사용할 수 있고, 또한 불활성 가스와 반응가스로서 작용하는 환원성 가스로 된 혼합가스는 10중량% 이하, 바람직하게는 0.1중량% 내지 5중량%의 환원가스를 함유한다. 만일 혼합가스가 0.1중량% 미만의 환원성 가스를 함유하면, 플라즈마 처리의 효과가 감소된다. 반면에, 만일 혼합가스가 10중량% 이상의 환원성 가스를 함유하면, 글로우 방전이 불안정하게 된다.
한편, 유기물의 제거와 무기물의 환원 또는 제거는 반응성가스를 사용하는 일이 없이 불활성 가스만으로도 실시할 수 있다. 즉, 피처리물(7)의 표면을 산화 또는 플루오르화(fluorination)를 하지 않고서도 상기 처리를 할 수 있다. 이때에, 플라즈마는 플라즈마내에 존재하는 불활성 가스의 이온들 또는 라디칼들의 운동에너지와 플라즈마 제트류의 운동에너지가 합쳐져서 피처리물(7)을 공격함으로서 피처리물(7)의 표면위에 있는 화합물의 결합에너지를 절단하여 제거한다.
게다가, 공기중에 함유된 불순물들이 플라즈마 처리장치(K1)의 작동정지 도중에 반응 파이프(2)의 내측에 흡착될 수 있으므로, 반응 파이프(2)의 내측에 흡착된 불순물들을 제거하기 위하여, 반응 파이프(2)를 가열하기 위한 히터(110)가 도 1에 도시된 나온 플라즈마 처리장치(K1)에 설치되어 있다.
이하, 위에서 설명된 구성의 플라즈마 처리장치(K1)를 사용하는 플라즈마 처리방법에 대해 설명한다. 먼저, 도 1에서 화살표(A)로 나타낸 바와 같이 플라즈마 생성가스를 가스도입 파이프(56)로부터 반응 파이프(2)로 도입하고 전원(17)에 의해 RF(고주파수) AC전압을 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이에 인가한다. 이와 동시에, 중심전극(3)을 냉매로 냉각하고, 외부전극(1)을 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각기(51a)와 팬(51b)를 구비한 냉각팬(51)을 사용하여 공기흐름등으로 공냉하여 냉각한다. 이어서, 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이에 인가된 AC전압에 의해 대기압하에서 방전공간(22)내에서 글로우 방전을 발생시킴으로써 반응 파이프(2)내의 플라즈마 생성가스를 플라즈마 상태로 변환시킨다. 따라서, 이 플라즈마를 취출구(21)로부터 플라즈마 제트(55)로 하여 피처리물(7)의 표면에다 분사하기 때문에, 피처리물(7)의 표면을 플라즈마 처리된다.
본 발명에서, 인가된 전류밀도는 20 내지 10,000W/㎤, 보다 바람직하게는 50 내지 3,500W/㎤의 범위이고, 플라즈마 제트(55)는 3 내지 30m/sec의 유속을 가지는 것이 바람직하다. 여기서 용어 인가된 전류밀도라 함은 방전공간(22)의 단위 체적에 인가된 전력으로 정의된다는 것을 알아야 한다. 한편, 본 발명에서, 중심전극(3)과 외부전극(1) 모두가 다음 이유로 냉각된다. 즉, 만일 중심전극(3)과 외부전극(1)중 하나만이 냉각되고, 중심전극(3)과 외부전극(1)중 다른 하나가 냉각되지 않는다면, 플라즈마의 작동 직후에 글로우 방전이 발생되지만, 중심전극(3)과 외부전극(1)중 상기 다른 하나가 가열됨에 따라 중심전극(3)과 외부전극(1)중 상기 다른 하나에서는 국부적인 전자들의 방출이 발생한다. 그 결과, 중심전극(3)과 외부전극(1)중 상기 다른 하나에서부터 스트리머가 쉽게 발생된다. 스트리머가 발생되면, 글로우 방전은 더 이상 발생되지 않으므로, 피처리물(7)의 플라즈마 처리를 수행할 수 없게 된다.
중심전극(3)을 냉매로 냉각할 때, 도 1에서 화살표(B)로 나타낸 바와 같이 냉매를 공급부(28)의 상단의 개구로부터 공급파이프(26)속으로 공급함과 아울러, 공급파이프(26)의 하단의 개구로부터 냉매를 전극몸체 파이프(25)와 공급파이프(26) 사이에 형성된 유로(29)속으로 유입시켜 냉매를 유로(29)에 충만시키도록 한다. 중심전극(3)의 온도상승에 따라, 유로(29)에 채워진 냉매의 온도가 상승하여 냉매의 냉각능력이 상실된다. 위에서 설명한 바와 같이 냉각능력이 저하된 냉매를 도 1에서 화살표(C)로 나타낸 바와 같이 배출 파이프부(27)를 통해 유로(29)로부터 방출되고, 이와 동시에 높은 냉각능력을 가진 냉매를 공급파이프(29)를 통해 유로(29)에 새롭게 도입한다. 위에서 설명한 바와 같이 유로(29)를 통해 냉매를 순환시킴으로써, 중심전극(3)을 항상 냉각할 수 있어서 소망의 온도로 유지할 수 있게 된다.
외부전극(1)과 중심전극(3)은 그 표면온도가 250℃ 이하가 되도록 냉각되는 것이 바람직하다. 만일 중심전극의 표면온도가 250℃를 초과한다면, 방전공간(22)에 스트리머 방전이 발생되므로, 균일한 글로우 방전을 방전공간(22)내에서 발생시킬 수 없다. 한편, 중심전극(3)의 표면온도의 하한은 특별히 설정되지 않지만, 냉매가 동결하지 않는 온도, 예컨대 0℃이어도 좋다. 중심전극(3)의 온도를 250℃ 이하로 제어하는 온도제어수단이 바람직하다. 온도제어수단은 열전쌍(81)(도 13) 또는 적외선 방사 온도계(82)(도 13)등의 온도센서와 온도제어기(도시되지 않음)로 구성된다. 중심전극(3)의 표면온도를 온도센서로 측정하고, 온도제어기로써 중심전극(3)의 온도가 250℃ 이하로 설정하도록 온도센서의 측정결과를 기초로하여 냉매의 순환 유량과 온도를 제어한다.
플라즈마 처리장치(K1)에서, 중심전극(3)과 외부전극(1)이 냉각되기 때문에, 대기압하에서 고주파수 AC전압으로 플라즈마를 생성시킨다 하더라도 중심전극(3)과 외부전극(1)의 온도상승을 억제할 수가 있으므로, 플라즈마 가스의 온도상승을 방지할 수 있어서 피처리물(7)의 열적인 손상을 경감할 수 있다. 한편, 중심전극(3)과 외부전극(1)을 냉각시킴으로써 방전공간(22)의 국부적인 가열을 방지할 수 있기 때문에, 균일한 글로우 방전을 발생시킬 수 있고, 스트리머 방전의 발생을 방지할 수 있어서, 스트리머 방전에 의해 야기된 피처리물(7)의 손상을 다음 이유로 경감할 수 있다. 즉, 통상적으로, 중심전극(3)의 온도가 높게 상승됨에 따라, 중심전극(3)으로부터의 국부적인 전자방출이 더 촉진되어, 국부적인 전자방출이 발생하므로 스트리머 방전을 국부적인 전자방출점에서 발생시키게 된다. 한편, 본 발명에서는, 중심전극(3)과 외부전극(1) 둘다를 냉각시키기 때문에, 국부적인 전자방출을 억제한다.
상기에서 설명된 제1실시예에서, 중심전극(3)과 반응 파이프(2) 사이에 방전공간(22)이 형성되도록, 무기질의 전기 절연재료로 만들어진 반응 파이프(2)를 외부전극(1)의 내측 주변과 접촉하여 설치한다. 그러나, 또한, 외부전극(1)과 반응 파이프(1) 사이에 방전공간(22)이 형성되도록, 반응 파이프(2)를 중심전극(3)의 외측 주변과 접촉하여 설치할 수 있다. 이외에도, 방전공간(22)을 외측전극(1)의 내측 주변과 반응 파이프(22) 사이에 또한 중심전극(3)의 외측 주변과 반응 파이프(2) 사이에 형성할 수 있다. 그러므로, 전기 절연재료로 만들어진 반응 파이프(2)를 외부전극(1)의 내측 주변 또는 중심전극(3)의 외측 주변과 접촉하도록 설치하기 때문에, 반응 파이프(2)는 중심전극(3)과 외부전극(3) 사이에 설치되고 또한 전기 절연재료로 만들어지는 장벽층으로서 기능하여, 글로우 방전을 한층 더 안정시킬 수 있다.
한편, 플라즈마 제트(55)를 피처리물(7)의 작은 영역에 에너지가 집중되도록 취출구(21)로부터 분사시키기 때문에, 처리효과와 처리속도를 크게 향상시킬 수 있다. 한편, 중심전극(3)과 외부전극(1)을 냉각시키기 위한 냉각수단을 설치하기 때문에, 중심전극(3)과 외부전극(1)의 온도상승을 초래하는 일이 없이, 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이에 인가한 전압을 상승시킬 수 있어서, 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있으므로 처리속도를 증가시킬 수 있게 된다. 게다가, 처리효과가 나타나는 영역을 취출구(21) 근처로 제한할 수 있기 때문에, 피처리물(7)의 필요부분만을 플라즈마 처리할 수 있게 된다. 대기압하에서 플라즈마 처리를 수행하기 때문에, 피처리물(7)을 이송함으로써 플라즈마 처리를 연속적으로 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(K2)를 나타낸다. 플라즈마 처리장치(K2)에서, 도 1의 플라즈마 처리장치(K1)의 외부전극(1)을 도 4의 외부전극(4)으로 대체하였다. 도 4에서, 외부전극(1)은 금속으로 만들어지고 또한 관형상의 외측벽(30)과 관형상의 내측벽(31)을 포함한다. 외측벽(30)과 내측벽(31) 사이에 밀폐통로(32)가 형성되도록 외측벽(30)과 내측벽(31)의 상단부와 하단부를 밀폐하고 있다. 외측벽(30)의 외측면의 상부에 밀폐통로(32)와 연통하는 유입파이프(34)가 설치되는 반면, 밀폐통로(32)와 연통하는 유출파이프(35)가 외측벽(30)의 외측면의 저부에서 유입파이프(34)의 반대쪽에 원주상으로 설치된다. 한편, 내측벽(31)의 내측 주변면은 샌드블래스트 등으로 거칠게 만들어져 10 내지 1,000㎛의 표면 거칠기를 가진다. 내측벽(31)의 내측 주변면이 반응 파이프(2)의 외측 주변과 접촉되도록 반응 파이프(2)의 둘레에 외부전극(1)을 고정시킴으로써 플라즈마 처리장치(K2)가 만들어진다. 플라즈마 처리장치(K2)의 기타의 구성들은 플라즈마 처리장치(K1)의 구성과 비슷하기 때문에, 간결을 위해 설명을 생략한다.
플라즈마 처리장치(K2)를 사용하여 플라즈마 처리를 할 때, 플라즈마 처리장치(K1)에서와 같은 방식으로 중심전극(3)을 냉각시킬 뿐만 아니라 외부전극(1)도 냉매로 냉각시킨다. 즉, 외부전극(1)을 냉매로 냉각시키도록, 도 3에서 화살표(D)로 도시한 바와 같이 냉매를 유입파이프(34)에서부터 통로(32)로 공급하여 외부전극(1)을 냉매로 충만시킨다. 따라서, 플라즈마 처리장치(k2)로 플라즈마 처리를 할 때, 도 3에서 화살표(A)로 도시한 바와 같이, 먼저 가스 유입파이프(56)로부터 반응 파이프(2)로 플라즈마 생성가스를 도입하고, 전원(17)으로 외부전극(1)과 중심전극(3) 사이에 RF AC전압을 인가한다. 이와 동시에, 외부전극(1)과 중심전극(3)을 냉매로 냉각시킨다. 플라즈마 처리장치(K2)의 플라즈마 처리의 후속 순서는 플라즈마 처리장치(K1)의 플라즈마 처리와 비슷하기 때문에, 간략을 위해 설명을 생략한다. 밀폐통로(32)에 채워진 냉매의 온도는 외부전극(1)의 온도상승에 따라 증가하므로, 냉매의 냉각능력이 저하된다. 상기에서 설명한 바와 같이 그 냉각능력이 저하된 냉매는 도 3에서 화살표(E)로 도시한 바와 같이 유출파이프(35)를 통하여 밀폐통로(32)로부터 배출된다. 이와 동시에, 높은 냉각능력을 가지는 냉매가 유입파이프(32)로부터 통로(32)로 새롭게 도입된다. 상기에서 설명한 바와 같이 통로(32)를 통하여 냉매를 순환시킴으로써, 외부전극(1)을 항상 냉각시킬 수 있게 되어 외부전극을 요망된 온도에서 유지할 수 있다. 외부전극(1)을 그 표면온도가 250℃ 이하가 되도록 냉각시키는 것이 바람직하다. 플라즈마 처리장치(K1)와 동일한 방식으로, 외부전극(1)을 250℃ 이하의 온도로 냉각시키기 위해 온도센서(81 또는 82)(도 13)와 온도 제어기(도시되지 않음)로 구성되는 온도제어수단을 사용하는 것이 바람직하다.
제2실시예에서, 냉매로 외부전극(1)과 중심전극(3) 둘다를 냉각시키기 때문에, 고주파수 AC 전압으로 대기압하에서 플라즈마를 발생시키는 경우에라도 외부전극(1)과 중심전극(3)의 온도상승을 억제할 수 있어서, 플라즈마의 온도상승을 방지할 수 있게 되어, 이로써 피처리물(7)의 손상을 경감할 수 있게 된다. 한편, 외부전극(3)과 중심전극(3) 둘다를 냉각시킴으로써 방전공간(22)에서 국부적인 가열을 방지할 수 있기 때문에, 보다 균일한 글로우 방전을 발생시키고 또한 스트리머방전의 발생을 억제시킬 수 있어서, 스트리머 방전에 의해 야기된 피처리물(7)의 손상을 한층 더 경감시킬 수 있게 된다. 이것이 가능한 것은, 외부전극(1)과 중심전극(3) 둘다를 냉각시킴으로써 외부전극(1)과 중심전극(3)으로부터 국부적인 전자방출을 방지할 수 있기 때문이다. 만일 중심전극(3)과 외부전극(1) 둘다를 단일 냉각 시스템으로 냉각시킨다면, 중심전극(3)과 외부전극(1) 모두를 전기적으로 서로간에 전기 절연시켜야만 한다. 이를 위해, 냉매를 중심전극(3)과 외부전극(1)으로 운송하는 라인을 전기 절연재료로 만들어야만 한다. 게다가, 중심전극(3)과 외부전극(1) 사이에 냉매에 의한 전기 전도를 방지하기 위하여, 중심전극(3)과 외부전극(1)중 하나에 냉매용 유입구를 연결하고 또한 중심전극(3)과 외부전극(1)중 다른 하나에 냉매용 유출구를 연결하는 라인섹션(line section)은 소정의 길이를 가져야만 한다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 처리장치(K3)를 나타낸다. 이 플라즈마 처리장치(K3)에 있어서, 도 4의 상기 외부전극(1)은 도 3에 나타낸 상기 반응 파이프(2) 주위에 설치되지 않고, 반응 파이프(2)와 일체로 형성되어 있다. 즉, 상기 플라즈마 처리장치(K3)에 있어서, 전기 절연물질로 된 상기 반응 파이프(2)는 상부(2a) 및 하부(2b)로 형성된다. 상기 외부전극(1)의 상단과 상기 상부(2a)의 하단은 상호 연결되며, 외부전극(1) 하단과 상기 하부(2b)의 상단이 서로 연결되고, 반응 파이프(2)와 상기 외부전극(1)이 상호 일체로 형성됨에 따라, 외부전극(1)은 상기 상부(2a) 및 하부(2b) 사이에 위치하게 된다. 플라즈마 처리장치(K3)의 기타 구성은 상기 플라즈마 처리장치(K2)의 경우와 유사하기 때문에, 그 설명은 생략한다.
따라서, 상기 플라즈마 처리장치(K3)의 경우, 외부전극(1) 및 중심전극(3)은 그 사이에 전기 절연부재 없이 서로 직접 마주보는 구조이기는 하나, 외부전극(1) 및 중심전극(3)은 상기 반응 파이프(2)의 상부(2a)에 의해 상호 전기적으로 절연된 상태이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 플라즈마 처리장치(K4)를 나타낸다. 이 플라즈마 처리장치(K4)에 있어서, 상기 반응 파이프(2)는 직사각형 단면의 직사각형 평행 파이프 형상으로 되어 있다. 즉, 그 폭이 하방으로 갈수록 축소되는 수렴부(20)가 상기 반응 파이프(2) 하단부에 형성되며, 이 수렴부(20)의 실질적 전체 하단면에는 상기 취출구(吹出口)(21)가 구비되어 있다. 한편, 상기 금속제 외부전극(1)은, 상기 반응 파이프(2)의 단면과 상응하는 직사각형 단면을 갖도록, 반응 파이프(2)의 전체 외주부 주위에 설치되어 있다. 상기 중심전극(3)은 반응 파이프(2) 단면과 상응한 직사각형 단면을 갖는 중공형(hollow) 전극몸체 파이프(25)와, 전극몸체 파이프(25)의 상단으로부터 돌출된 공급 파이프부(60) 및 전극몸체 파이프(25)의 상단으로부터 돌출된 방전 파이프부(61)로 구성되어 있다. 상기 유로(29)는, 상기 공급 파이프부(60) 및 상기 방전 파이프부(61)와 연통되도록 상기 전극몸체 파이프(25)내에 형성된다. 상기 중심전극(3)은 외부전극(1)과 유사한 금속재로 하고, 전극몸체 파이프(25)의 외부표면은 상기 외부전극(1)의 내면의 경우와 마찬가지 방식의 거칠기를 갖도록 함이 바람직하다. 플라즈마 처리장치(K4)의 기타 구성은 상기 플라즈마 처리장치(K2)의 경우와 유사하기 때문에, 그 설명은 생략한다.
앞서 설명한 구조의 플라즈마 처리장치(K4)로써 플라즈마 처리를 할 경우, 상기 외부전극(1) 및 상기 중심전극(3)은 모두, 상기 플라즈마 처리장치(K2)의 경우와 같은 방법으로 냉매에 의해 냉각된다. 상기 중심전극(3)을 냉매로 냉각할 경우, 도 6의 화살표(B)로 나타낸 바와 같이, 냉매를 상기 공급 파이프부(60)로부터 전극몸체 파이프(25)의 유로(29)에 공급함으로써 상기 유로(29)를 가득 채운다. 상기 유로(29)내에 채워진 냉매의 온도는 상기 중심전극(3)의 온도상승에 따라 상승한다. 상기와 같이 냉각성능이 저하된 냉매를 도6의 화살표(C)로 나타낸 바와 같이, 상기 방전 파이프부(61)를 통해 상기 유로(29)로부터 배출한다. 이와 동시에, 높은 냉각성능을 갖는 냉매를 새로이 상기 유로(29)내로 공급한다. 앞서 설명한 바와 같이 유로(29)내에 상기 냉매를 순환시킴으로써, 상기 중심전극(3)을 소망의 온도가 유지되도록 상기 냉매로 냉각한다. 한편, 외부전극(1)을 상기 플라즈마 처리장치(K2)와 같은 방법으로 상기 냉매로 의해 냉각한다.
한편, 플라즈마 처리장치(K1∼K4)에 있어서, 상기 반응 파이프(2)는 상기 취출구(21)를 향해 그 직경이 축소되도록 상기 수렴부(20)처럼 테이퍼링되어 있다. 그러나, 이러한 구조는, 상기 반응 파이프(2) 선단으로부터 일정거리 떨어진 선단부에 상기 방전공간(22) 폐쇄를 위한 바닥벽(64)이 구비되고, 상기 취출구(21)로 작용하는 다수의, 예컨대 4개의 구멍(65)이 이 바닥벽(64)에 형성된, 도 8 및 도 9에 나타낸 구조로 치환해도 무방하다. 도 8 및 도 9의 구조를 채택하는 경우, 상기 방전공간(22)은 상기 수렴부(20)보다 취출구(21)쪽으로 더욱 인접하기 때문에, 플라즈마내의 라디칼 및 이온 등의 활성종(active species)들이 소멸하기 전에, 상기 피처리물(7)쪽으로 플라즈마를 분사할 수 있으므로, 처리효과는 크게 향상된다.
도 10 및 도 11은, 도 6 및 도 7의 플라즈마 처리장치(K4)에 도 8 및 도 9의 구조를 채택한 경우의 예를 나타낸다. 도 10 및 도 11에 있어서, 상기 다수의 구멍(65)은 상기 직사각형 반응 파이프(2)의 바닥벽(64)상에 형성되며, 이 반응 파이프(2)내의 상부에는 직선날개(101)가 구비되어 있다. 즉, 플라즈마 생성 가스는 상기 반응 파이프(2)의 상단으로부터 그 내부로 도입되어 상기 직선날개(101)를 통과함에 따라 상기 플라즈마 제트(55)가 상기 구멍들(65)로부터 피처리물(7)쪽으로 분사된다.
더욱이, 상기 플라즈마 처리장치(K1∼K4)의 반응 파이프(2)내에서 글로우 방전 발생이 멈추는 시점에서, 반응 파이프(2) 속으로 반응성 가스 공급도 역시 정지되므로 외부공기가 상기 반응 파이프(2)내로 들어가게 된다. 그 결과, 외부 공기내에 함유된 미량의 유기물 및 수분은 반응 파이프(2) 내주부 및 상기 중심전극(3) 외주부에 흡수되며, 상기 플라즈마 처리장치(K1-K4) 재가동시에 글로우 방전에 의해 그로부터 제거되어 플라즈마내의 라디칼을 소멸시키므로, 이는 라디칼 생성에 악영향을 미치는 형태로 영향을 주게 된다. 따라서, 외부공기가 플라즈마내의 라디칼 생성에 악영향을 미치지 못하게 하기 위하여, 상기 반응 파이프(2)에는, 도 12에 나타낸 상기 반응 파이프(2)내에서의 글로우 방전 발생 정지시에 이 반응 파이프(2)에의 외부공기 유입을 방지하기 위한 공기차단 메커니즘을 구비하는 것이 바람직하다. 도 12의 상기 공기차단 메커니즘은, O링(103) 및 실린더(104)를 매개로 상기 반응 파이프(2)로부터 일정거리 떨어진 상단부에 장착된 캡(102)을 포함하는데, 이때, 실린더(104)는 상기 캡(102)을 O링(103)을 통해 상기 반응 파이프(2)의 일정 상단부를 눌러준다.
도 13은, 예컨대, 도 20과 같이 그 위에 IC칩들이 실장된 회로기판(8) 등의 피처리물(7)에 대한 플라즈마 처리를 자동적으로 실시하기 위한 본 발명의 자동 플라즈마 처리 시스템(S)을 나타낸다. 상기 플라즈마 처리장치(K1∼K4)중의 어느 것이라도 상기 자동 플라즈마 처리 시스템(S)에 채택할 수 있으므로 도 13에 나타낸 플라즈마 처리장치(K)를 참조하기로 한다. 상기 자동 플라즈마 처리 시스템(S)은 상기 회로기판(8)을 X-축 및 Y-축의 두 직교방향(直交方向)으로 수평이동시킴과 아울러 Z-축 방향으로 수직이동시키기 위한 X-Y테이블(11)과, 다수의 회로기판(8)을 상기 적재부(91)로부터 상기 X-Y테이블(11)을 경유하여 하역부(92)쪽으로 순차적으로 운반하는 컨베이어(97)와, 상기 피처리물의 수평위치를 검출하기 위한 검출기(12)와, 상기 플라즈마 처리장치(K), X-Y테이블(11), 컨베이어(97) 및 검출기(12)와 전기적으로 접속된 컴퓨터(14)를 포함한다. 상기 검출자(12)를 예컨대 카메라로 구성하는 한편, 상기 컴퓨터(14)를, 예컨대 마이크로 컴퓨터 또는 퍼스널 컴퓨터 등으로 구성한다.
상기 자동 플라즈마 처리 시스템(S)은 헬륨을 담기 위한 용기(70)와, 아르곤을 담기 위한 용기(71)과, 산소, 수소 및 사플루오르화 탄소(CF4) 등의 반응성 가스를 담기 위한 용기(72), 이들 용기(70 내지 72)에 연결된 믹서(73)와, 냉동기(85)와, 상기 냉매를 저장하기 위한 탱크(86)와, 냉매를 상기 외부전극(1) 및 중심전극(3)으로 공급하기 위한 펌프(87)와, 상기 냉매의 온도를 모니터링하기 위한 열전쌍(81)과, 상기 외부전극(1) 및 중심전극(3)의 중심전극(3)의 온도를 모니터링하기 위한 적외선 방사 온도계(82)를 포함한다. 각각의 용기들(70 내지 72)은 벨브(74), 주압력게이지(75), 벨브(76), 2차 압력게이지(77) 및 유량 제어기(78)를 통해 상기 믹서(73)와 연결된다. 한편, 상기 믹서(73)가 역화(back fire)방지 벨브(80)를 통해 상기 반응 파이프(2)와 연결되는 반면, 상기 동력원(17)은, 자동 튜닝 커플러(tunning coupler)(83)를 거쳐 상기 외부전극(1)으로 연결된다.
도 14 내지 도 16은, 상기 자동 플라즈마 처리시스템(S) 주요부의 일예를 나타내며, 도 17 및 도 18은, 상기 도 14 내지 도 16의 자동 플라즈마 처리시스템에 채택된 상기 플라즈마 처리장치(K) 일부를 나타낸다. 도 16에 잘 나타난 바와 같이, 상기 자동 플라즈마 처리장치(S)는 상기 적재부(91) 및 하역부(92)를 갖는 프레임(90)과, 상기 회로기판(8)을 상기 화살표(F) 방향으로, 상기 적재부(91)로부터 상기 X-Y테이블(11)로, 이어서, X-Y테이블(11)로부터 상기 하역부(92)로 이송하기 위한 이송장치(93)를 포함한다. 도 14 및 도 15에 나타낸 바와 같이, 상기 자동 플라즈마 처리장치(S)는 배기팬(96)을 또한 포함한다.
앞서 언급한 구조를 갖는 상기 자동 플라즈마 처리시스템(S)의 작동에 관해 간단히 설명한다. 헬륨, 아르곤 및 반응 가스는, 상기 믹서(73)에 의해 혼합되어 플라즈마 생성가스로서의 가스 혼합체를 상기 반응 파이프(2)로 도입한다. 일정 유속하에서 상기 유량 제어기(78)에 의하여 상기 용기들(70 내지 72)로부터 상기 믹서(73)로 각각 도입되어 냉동기(85)에 의해 냉각된 상기 냉매는, 상기 펌프(87)에 의해 탱크(86)로부터 상기 중심전극(3) 및 외부전극(1)을 거쳐 순환된다. 한편, 상기 외부전극(1)에는 상기 전원(17)에 의해 AC전압이 인가되는 반면, 상기 중심전극(3)은 접지된다. 즉, 대기압하에서 상기 방전공간(22)내에서 플라즈마를 발생시켜, X-Y테이블(11)상에 놓인 상기 회로기판(8)을 상기 플라즈마 처리장치(K)로 플라즈마 처리한다. 상기 회로기판(8)은, 상기 컴퓨터(14)로부터의 명령에 따라 상기 X-Y테이블(11)에 의해 옮겨짐으로써, 해당 회로기판(8)의 일정부위가 상기 플라즈마 처리장치(K)에 의해 플라즈마 처리를 받게 된다. 상기 적외선 방사 온도계(82)에 의해 측정된 외부전극(1) 및 중심전극(3)의 온도, 또는, 상기 열전쌍(81)에 의해 측정된 냉매 온도가 비정상적인 것을 상기 컴퓨터(14)가 감지하게 되면, 컴퓨터(14)는, 상기 벨브(74)를 폐쇄하여 상기 반응 파이프(2)에 대한 플라즈마 생성 가스의 공급을 중단하고, 상기 전원(17)을 차단하여 상기 외부전극(1)에의 전력공급을 중단한다.
도 19는 상기 자동 플라즈마 처리장치(S)의 작동순서를 예시하기 위한 개략도이다. 일렬로 배열된 상기 회로기판들(8)은 상기 처리공정내 장치(도시하지 않음)로부터 연속적으로 상기 적재부(91)에 공급된다. 이어서, 상기 이송장치(93)는, 상기 회로기판들(8)중 맨앞의 것을, 상기 X-Y테이블(11)상에 올려지도록, 화살표(F) 방향으로 상기 적재부(91)로부터, 해당 적재부(91) 및 하역부(92)를 연결하는 상기 컨베이어(97)의 중심부(94)로, 이어서, 컨베이어(97)의 중심부(94)로부터 플라즈마 처리영역(95)으로 옮긴다. 뒤이어, 회로기판(8)은, 상기 컴퓨터(14)로부터의 명령에 따라 상기 X-Y테이블(11)에 의해 옮겨짐으로써, 해당 회로기판(8)의 일정부위가 상기 플라즈마 처리장치(K)의 플라즈마 처리를 받게 된다. 그런 다음, 플라즈마 처리를 받은 회로기판(8)은, 상기 이송장치(93)에 의해 화살표(F) 방향으로 상기 플라즈마 처리영역(95)으로부터 상기 컨베이어(97)의 중심부(94)로, 이어서, 컨베이어 중심부(94)로부터 상기 하역부(92)로 운반됨으로써, 예컨대 와이어 본더(wire bonder) 등의 후속공정의 장치(도시하지 않음)로 이송된다.
위에서 언급한 회로기판(8)에 관해 도 20을 참조하여 상세히 설명한다. 회로기판(8)은 상기 플라즈마 처리장치(K)에 의한 처리대상 부위(13)를 갖는 바, 회로기판(8)의 상기 부위(13)내의 위치는 상기 컴퓨터(14)에 미리 입력되어 있다. 상기 직사각형 회로기판(8)의 네 모서리에는 4개의 위치마아커(positioning marker)(40)가 각각 구비되어 있다. 상기 회로기판(8) 표면에는, IC칩 등의 전자부품이 실장되는 직사각형 다이부(die portion)(44)가 구비되어 있다. 다수의 본딩 패드(bonding pad)(45)들이 다이부(44)의 각 변을 따라 양측방으로 배열되어 있다. 한편, 상기 전자부품(43)을 둘러싸도록, 다수의 본딩 패드(9)가 구비되어 있다. 더욱이, 상기 회로기판(8)의 표면에는 한쌍의 랜드(land)부(47)가 형성되어 있다. 칩저항 등의 전자부품(48)이 땜납(49)에 의해 상기 랜드부(47)상에 접합된다.
회로기판(8)내의 전자부품(47)을 둘러싼 상기 본딩 패드(9)의 표면처리를 상기 자동 플라즈마 처리장치(S)로써 실시하는 경우, 상기 부위(13)는 상기 전자부품(43)을 둘러싼 선을 따라 형성된다. 미리 정해진 위치에 위치하는 상기 위치마아커들(40)을 기준점으로 이용함으로써, X-축 및 Y-축을 갖는 직교좌표가 상기 회로기판(8)상에 설정되면, 상기 부위(13)의 시작점(a), 끝점(b) 및 중간점들(c, d, e)의 각 위치를 X-Y직교좌표, 즉, (X1,Y1), (X5,Y5), (X2,Y2), (X3,Y3) 및 (X4,Y4)로 각각 표현하여 상기 컴퓨터(14)에 입력시킨다. 한편, 상기 플라즈마 처리장치(K)로부터 회로기판(8)을 향해 플라즈마를 분사하는 기간은, 회로기판(8)내의 상기 부위(13)에 대한 처리기간으로 하여 상기 컴퓨터(14)에 미리 입력되어 있다.
상기 자동 플라즈마 처리시스템(S)을 사용함으로써, 전자부품(43)을 둘러싼 상기 본딩 패드(9)에만 플라즈마 처리가 국한되는 바, 이로써, 플라즈마 처리를 필요로 하지 않는 부위, 예를 들면, 전자부품들(43, 48), 땜납(49) 및 수지부에 대한 플라즈마 처리효과를 적게 할 수 있으므로, 이들 부위에 대한 손상을 줄일 수 있다. 이러한 특징은, 수지 또는 땜납 등의 내열성이 불량한 부위를 갖는 피처리물(7)의 경우에 대해 특히 효과적이다. 더욱이, 상기 플라즈마 제트가 250℃ 이하의 온도를 갖는 경우, 전력 공급시에 플라즈마 처리에 의해 야기되는 상기 IC칩 등의 전자부품들(43, 48)에 대한 손상을 사실상 배제할 수 있다. 한편, 상기 시작점(a), 끝점(b) 및 중간점(c, d, e)의 좌표값만을 단순히 변경함으로써, 플라즈마 처리를 단순히 변경, 예를 들면, 상기 다이부(44)에 대한 전자부품(43) 탑재에 앞서 상기 본딩 패드(45)의 표면처리 또는 상기 랜드부(47)의 표면처리로 바꿀 수도 있다.
한편, 상기 자동 플라즈마 처리시스템(S)을 이용함으로써, 융제(flux) 없이 납땜을 할 수도 있다. 융제는 원래, 납땜 표면에 생성되어 접합에 악영향을 미치는 산화물막을 제거하는데 사용된다. 그러나, 상기 융제는 회로기판(8)상에 잔류하므로, 세정을 하여 제거해야만 한다. 반면, 상기 자동 플라즈마 처리시스템(S)의 경우, 산소 및 불소로 된 혼합물의 플라즈마에 의해 상기 산화물막이 제거되면, 융제를 전혀 사용하지 않고서도 납땜을 할 수 있다.
덧붙여, 도 21은 본 발명 변형예의 자동 플라즈마 처리시스템(S')을 나타낸다. 상기 자동 플라즈마 처리시스템(S')은 상기 도 10 및 도 11에 나타낸 플라즈마 처리장치와 상기 컨베이어(97)를 포함한다. 자동 플라즈마 처리시스템(S')에 있어서는, 그 플라즈마 처리장치(S')의 X-Y 테이블(11)이 생략되고, 상기 컨베이어(97)에 의해 상기 다수의 회로기판들(8)이 상기 플라즈마 처리장치를 통해 연속적으로 공급되는 관계로, 이들 회로기판(8)은 선형적으로만 플라즈마 처리를 받게 된다. 회로기판(8)에 따라 상기 컨베이어(97)의 공급속도를 조정함으로써, 상기 플라즈마 처리장치는 상기 회로기판들(8)에 대한 플라즈마 처리를 연속적으로 수행할 수도 있다.
나아가, 도 22는 본 발명 또다른 변형예의 자동 플라즈마 처리시스템(S)을 나타낸다. 자동 플라즈마 처리시스템(S)은 상기 플라즈마 처리장치(K)와, 상기 컴퓨터(14)와, 칼럼(column)(115)과, 전방 지지구(117) 및 후방 지지구(118)로 구성된 지지 아암(support arm)(116)을 포함한다. 전방 지지구(117)에서 일정거리 떨어진 선단부에는 상기 플라즈마 처리장치(K)를 잡아주기 위한 그립(grip)(119)이 구비되며, 상기 전방 지지구(117)는 상기 후방 지지구(116)에 대해 후방으로 빼낼 수 있는 상태로 장착되어 있다. 후방 지지구(116)는 상기 칼럼(115)에 대하여 수직이동 및 회전가능한 상태로 장착된다. 다수의 회로기판(8)은 상기 밸트 컨베이어(120)에 의해 연속적으로 운반된다. 따라서, 상기 자동 플라즈마 처리시스템(S)의 경우, 플라즈마 처리장치(K)는, 상기 부재들(115, 116, 119)에 의해 상기 회로기판(8)에 대한 3차원적 위치로 자동 구동된다.
이하, 본 발명의 실시예들(1 내지 15)을 설명한다.
(1) 실시예 1
상기 도 1 및 도 2의 플라즈마 처리장치(K1)를 이용하여 플라즈마 처리를 실시했다. 상기 외부전극(1)은 스테인레스강제의 망으로 형성되어 상기 반응 파이프(2) 외주부에 감겨진다. 외부전극(1)은 상기 냉각팬(51)으로부터의 5℃의 냉각공기에 의해 냉각된다. 상기 외부전극(1)의 내면은 1,000㎛의 표면 거칠기(Ra)를 갖는다. 반응 파이프(2)는, 유전상수 3.6의 석영 원통관으로 만든다. 상기 중심전극(3)은 모두 스테인레스강으로 된 상기 전극몸체 파이프(25) 및 공급 파이프(26)로 구성된 이중 파이프로 형성된다. 상기 냉매로서는 순수한 물을 사용한다. 30㎛ 두께를 갖는 폴리이미드(polyimide) 필름인 캡톤(Kapton) 필름(Toray-du Pont사제)을 상기 피처리물(7)로 사용한다. 불활성 가스인 헬륨 및 아르곤과 반응 가스인 산소의 혼합가스를 상기 플라즈마 생성 가스로 사용한다. 헬륨, 아르곤 및 산소의 유속을 각각 1 l/min, 1 l/min 및 100 cc/min으로 설정했다.
13.56MHz의 주파수를 갖는 200W 고주파 전원을 상기 외부전극(1)에 인가하는 한편, 중심전극(3)을 접지시키고 냉매로 냉각하면, 플라즈마가 생성되어, 상기 취출구(21)로부터 5m/sec의 유속으로 분사되는 상기 플라즈마 제트(55)에 의해 상기 피처리물(7)의 에칭(etching)이 실시된다. 플라즈마 처리중인 상기 중심전극(3)의 표면온도를 적외선 방사 온도계(CHINO사제)로 측정하여 230℃로 유지한다. 플라즈마 생성이 정상상태에 이른 후 상기 피처리물(7)상에 관통구멍이 형성될 때까지의 시간을 측정한 결과, 에칭속도는 20㎛/min으로 밝혀졌다. 상기 피처리물(7)에는 어떤 열적 손상이나 스트리머 방전(streamer discharge)에 의한 어떤 손상도 발견되지 않았다.
(2) 실시예 2
상기 도 3 및 도 4의 플라즈마 처리장치(K2)를 이용하여 플라즈마 처리를 실시했다. 상기 외부전극(1)은 도4에 나타낸 구리 원통관으로 형성되며, 상기 반응 파이프(2)의 외주부 주위에 설치되어 있다. 반응 파이프(2)에 밀착되는 외부전극(1)의 내면은, 100㎛의 표면 거칠기(Ra)를 갖도록 샌드 블라스팅(sand blasting) 가공했다. 반응 파이프(2)는, 9.7의 유전상수를 갖는 알루미나제 원통관으로 만든다. 상기 중심전극(3)은 전극몸체 파이프(25) 및 공급 파이프(26)로 구성된 이중 파이프로 형성되는데, 이들은 모두 구리로 되어 있다. 순수한 물과 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)을 각각 1:1의 비율로 혼합한 용액을 냉매로 사용한다. 30㎛ 두께의 캡톤(Kapton) 필름을 피처리물(7)로 사용한다. 불활성 가스인 헬륨 및 아르곤과 반응 가스인 이산화 탄소의 혼합가스를 플라즈마 생성 가스로 사용한다. 헬륨, 아르곤 및 이산화 탄소의 유속을 각각 1 l/min, 2 l/min 및 100 cc/min으로 설정했다.
100kHz의 주파수를 갖는 300W 고주파 전원을 상기 외부전극(1)에 인가하고, 외부전극(1) 및 상기 중심전극(3)을 냉매로 냉각하는 한편, 상기 중심전극(3)을 접지시키면, 플라즈마가 생성되어, 상기 취출구(21)로부터 8m/sec의 유속으로 분사되는 상기 플라즈마 제트(55)에 의해 피처리물(7)의 에칭이 실시된다. 상기 외부전극(1) 및 플라즈마 처리중인 상기 중심전극(3)의 표면온도를 적외선 방사 온도계(CHINO사제) 및 열전쌍으로 각각 측정한 결과, 양쪽 모두 140℃를 나타내었다. 상기 피처리물(7)상에 관통구멍이 형성될 때까지의 시간을 측정한 결과, 에칭속도는 21㎛/min으로 밝혀졌다. 상기 피처리물(7)에는 어떤 열적 손상이나 스트리머 방전에 의한 어떤 손상도 발견되지 않았다.
(3) 실시예 3
상기 도 3 및 도 4의 플라즈마 처리장치(K2)를 이용하여 플라즈마 처리를 실시했다. 상기 외부전극(1)은 도 4에 나타낸 황동 원통관으로 형성되며, 상기 반응 파이프(2)의 외주부 주위에 설치되어 있다. 반응 파이프(2)에 밀착되는 외부전극(1)의 상기 내면은, 50㎛의 표면 거칠기(Ra)를 갖도록 샌드 블라스팅 가공했다. 반응 파이프(2)는 8.9의 유전상수를 갖는 마그네시아제 원통관으로 만든다. 상기 중심전극(3)은 전극몸체 파이프(25) 및 공급 파이프(26)로 구성된 이중 파이프로 형성되는 바, 이들은 모두 구리로 되어 있다. 퍼풀루우르로 카본 용액을 냉매로 사용했다. 네거티브 레지스트(negative resist)(Tokyo Ouka사제)가 2㎛ 두께로 도포된 실리콘 웨이퍼를 피처리물로 사용한다. 헬륨 및 아르곤의 혼합가스를 상기 플라즈마 생성 가스로 사용했다. 헬륨 및 아르곤의 유속을 각각 1 l/min 및 2 l/min으로 설정했다.
13.56 MHz의 주파수를 갖는 400W 고주파 전원을 상기 외부전극(1)에 인가하고, 외부전극(1) 및 상기 중심전극(3)을 상기 냉매로 냉각하는 한편, 상기 중심전극(3)을 접지시키면, 플라즈마가 생성되어, 상기 취출구(21)로부터 10m/sec의 유속으로 분사되는 상기 플라즈마 제트(55)에 의해 상기 네거티브 레지스트가 피처리물(7)로부터 박리된다. 상기 외부전극(1) 및 플라즈마 처리중인 상기 중심전극(3)의 표면온도를 적외선 방사 온도계(CHINO사제) 및 열전쌍으로 각각 측정한 결과, 양쪽 모두 120℃를 나타내었다. 상기 피처리물(7)에 있어 처리된 영역 및 처리 안된 영역의 깊이분포를 단차계(段差計) DEKTAKIIA(Sloan Technology사제)로 측정한 결과, 박리속도는 1.5㎛/min로 밝혀졌다. 상기 피처리물(7)에는 어떤 열적 손상이나 스트리머 방전에 의한 어떤 손상도 발견되지 않았다.
(4) 실시예 4
상기 도 3 및 도 4의 플라즈마 처리장치(K2)를 이용하여 플라즈마 처리를 실시했다. 상기 외부전극(1)은 도4에 나타낸 황동 원통관으로 형성되며, 상기 반응 파이프(2)의 외주부 주위에 설치되어 있다. 반응 파이프(2)는 11.0의 유전상수를 갖는 이트리아 부분안정화 지르코늄제의 원통관으로 만든다. 상기 중심전극(3)은 전극몸체 파이프(25) 및 공급 파이프(26)로 구성된 이중 파이프로 형성되는 바, 이들은 모두 구리로 되어 있다. 히드로풀루오로에테르를 냉매로 사용했다. 스퍼터링(sputtering)에 의해 산화제1구리(Cu2O)막을 증착시킨 실리콘 웨이퍼를 피처리물로 사용했다. 헬륨 및 아르곤의 혼합가스를 상기 플라즈마 생성가스로 했다. 헬륨 및 아르곤의 유속을 각각 1 l/min 및 2 l/min으로 설정했다.
15kHz의 주파수를 갖는 300W 고주파 전원을 상기 외부전극(1)에 인가하고, 외부전극(1) 및 상기 중심전극(3)을 상기 냉매로 냉각하는 한편, 상기 중심전극(3)을 접지시키면, 플라즈마가 생성되어, 상기 취출구(21)로부터 15m/sec의 유속으로 분사되는 상기 플라즈마 제트(55)에 의해 상기 피처리물(7)의 산화제1구리(Cu2O)를 구리(Cu)로 환원시켰다. 플라즈마 처리중인 상기 중심전극(3)의 표면온도를 적외선 방사 온도계(CHINO사제)로 측정한 결과, 150℃를 나타내었다. X선 광전자 분광분석법(XPS)에 의한 피처리물(7)의 표면분석을 한 결과, 환원속도는 0.2㎛/min로 밝혀졌다. 상기 피처리물(7)에는 어떤 열적 손상이나 스트리머 방전에 의한 어떤 손상도 발견되지 않았다.
(5) 실시예 5
도 20에 나타낸 회로기판(8)을 피처리물로 사용했다. 회로기판(8)은 다음의 방법으로 제조했다. 먼저, 유리 에폭시 기판 표면상에 전해 금도금을 하여, 0.5㎛의 두께를 가지며 본딩 패드(9)를 포함하는 회로를 상기 기판상에 형성했다. 이어서, 이 회로기판에 땜납 페이스트(paste)를 스크린 인쇄하고 칩저항들을 페이스트상에 탑재하여, 리플로우링 로(reflowing furnace)에서 이들 칩저항을 상기 회로기판상에 접합했다. 이어서, 에폭시계 은-팔라듐 접착제 84-1MI(Nihon Able Stick사제)를 상기 회로기판 표면에 도포하고, 다이 마운터(die mounter)에 의해 IC칩〔전자부품(43)〕을 상기 접착제상에 올려놓는다. 175℃의 온도에서 1.5hr동안 상기 기판을 가열하여 접착제를 경화시킴으로써, 상기 IC칩을 기판 위에 탑재하였다. 전력 공급시의 플라즈마 처리에 의한 IC칩 손상 정도를 평가하기 위하여, 두께 10nm의 이산화 실리콘층과 두께 300nm의 다결정 실리콘층을 실리콘 기판 위에 형성한 칩을 상기 IC칩으로 사용했다.
도 13의 자동 플라즈마 처리시스템(S)에 의해 상기 회로기판(8)의 본딩 패드들(9)을 플라즈마 처리함으로써 회로기판(8)의 표면을 세정했다. 자동 플라즈마 처리시스템(S)에 있어서는, 상기 플라즈마 처리장치(K2)를 플라즈마 처리장치(K)로 사용했다. 플라즈마 처리에 앞서, 미리 정해진 위치에 위치를 맞춘 위치마아커(40)를 기준점으로 이용하여, X-축 및 Y-축을 갖는 직교좌표를 상기 회로기판(8)상에 설정하고, 상기 부위(13)의 모서리들에 대응하는 시작점(a), 끝점(b) 및 중간점들(c, d, e)의 위치를 X-Y직교좌표에 의해, 즉, (X1,Y1), (X5,Y5), (X2,Y2), (X3,Y3) 및 (X4,Y4)로 각각 표현하여 상기 컴퓨터(14)에 입력시킨다. 한편, 상기 플라즈마 처리장치(K)로부터 회로기판(8)을 향해 플라즈마를 분사하는 시간을 컴퓨터(14)에 미리 입력한다.
먼저, 검출기(12)(영상처리장치)에 의해 상기 위치마아커(40)의 위치를 인식함으로써, 상기 회로기판(8)을 상기 이송장치(93)에 의해 X-Y테이블(11)상의 플라즈마 처리영역(95)으로 정확히 운반한다. 이어서, 상기 회로기판(8)을 2cm/sec의 속도로 운반함으로써, 상기 X-Y테이블(11)상의 플라즈마 처리영역(95)내에 있어서, 회로기판(8)의 상기 부위(13)를 상기 플라즈마 처리장치(K)에 의해 점 a, c, d, e 및 b의 순서로 플라즈마 처리한다. 플라즈마 처리된 회로기판(8)을 상기 이송장치(93)에 의해 X-Y테이블(11)상의 상기 플라즈마 처리영역(95)으로부터 상기 하역부(92)로 이송한다. 불활성 가스인 헬륨 및 아르곤과 반응 가스인 산소의 혼합가스를 상기 플라즈마 생성 가스로 사용했다. 헬륨, 아르곤 및 산소의 유속을 각각 1 l/min, 1 l/min 및 50cc/min로 설정하였다. 100kHZ의 주파수를 갖는 200W 고주파 전원을 상기 외부전극(1)에 인가했다.
X선 광전자 분광분석법(XPS)에 의한 상기 회로기판(8)의 본딩 패드(9)의 표면분석을 한 결과, 이들 본딩 패드(9)내의 탄소는 감소해 있었는데, 즉, 플라즈마 처리 이전 본딩 패드(9)내의 탄소는 30nm의 깊이까지 확인되었으나, 플라즈마 처리후에는 본딩 패드(9)내의 탄소는 3nm 이하의 깊이까지 확인되었다.
(6) 실시예 6
헬륨 및 아르곤의 혼합가스를 상기 플라즈마 생성 가스로 사용했다. 헬륨 및 아르곤의 유속을 각각 1 l/min으로 설정했다. 13.56MHz의 주파수를 갖는 200W 고주파 전원을 상기 외부전극(1)에 인가했다. 실시예 6의 기타 처리조건은 상기 실시예 5의 경우와 유사하기 때문에, 설명을 생략한다.
X선 광전자 분광분석법(XPS)을 이용하여 상기 회로기판(8)의 본딩 패드(9) 표면을 분석한 결과, 이들 본딩 패드(9)내의 탄소는 감소해 있었는데, 즉, 플라즈마 처리전의 본딩 패드(9)내의 탄소는 30nm의 깊이까지 확인되었으나, 플라즈마 처리후에는 본딩 패드(9)내의 탄소는 3nm 이하의 깊이까지 확인되었다.
(7) 실시예 7
상기 실시예 5의 유리 에폭시 기판 위에 본딩 패드들을 가진 회로상에 0.05㎛ 두께의 무전해 플러쉬(flush) 금도금을 실시하고, 이어서, 그 회로기판을 175℃에서 1.5hr동안 가열했다. 그 외에는 실시예 5와 동일한 방법으로 회로기판(8)을 제조하였다.
한편, 헬륨 및 수소의 혼합가스를 상기 플라즈마 생성 가스로 사용했다. 헬륨 및 수소의 유속을 각각 1 l/min 및 50cc/min으로 설정했다. 13.56MHz의 주파수를 갖는 300W 고주파 전원을 상기 외부전극(1)에 인가했다. 실시예 7에 있어서의 기타 처리조건은 상기 실시예 5의 경우와 유사하기 때문에, 설명을 생략한다.
X선 광전자 분광분석법(XPS)을 이용하여 상기 회로기판(8)의 본딩 패드(9) 표면을 분석한 결과, 플라즈마 처리 이전에는 수산화 니켈 및 산화 니켈의 피크가 주로 나타났으나, 플라즈마 처리후에는 금속 니켈에 의한 피크만이 나타나서, 이들 본딩 패드(9)내의 수산화 니켈 및 산화 니켈이 감소해 있었다.
(8) 실시예 8
헬륨 및 아르곤의 혼합가스를 상기 플라즈마 생성 가스로 사용했다. 헬륨 및 아르곤의 유속을 각각 1 l/min 및 2 l/min로 설정했다. 15kHz의 주파수를 갖는 100W 고주파 전원을 상기 외부전극(1)에 인가했다. 실시예 8에 있어서의 기타 처리조건은 상기 실시예 7의 경우와 유사하기 때문에, 설명을 생략한다.
X선 광전자 분광분석법(XPS)을 이용하여 상기 회로기판(8)의 본딩 패드(9) 표면을 분석한 결과, 플라즈마 처리 이전에는 수산화 니켈 및 산화 니켈의 피크가 주로 나타났으나, 플라즈마 처리후에는 금속 니켈에 의한 피크만이 나타나서, 이들 본딩 패드(9)내의 수산화 니켈 및 산화 니켈이 감소해 있었다.
(9) 실시예 9
알루미나 기판에 은-팔라듐 페이스트를 스크린 인쇄하여 이것을 열처리(baking)함으로써 본딩 패드(9)를 포함하는 회로를 형성하였다. 그 외에는 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 회로기판(8)을 제조하였다.
한편, 불활성 가스인 헬륨 및 아르곤과 반응 가스인 수소의 혼합가스를 상기 플라즈마 생성 가스로 사용했다. 헬륨, 아르곤 및 수소의 유속을 각각 1 l/min, 1 l/min 및 50cc/min으로 설정했다. 15kHz의 주파수를 갖는 100W 고주파 전원을 상기 외부전극(1)에 인가했다. 실시예 9에 있어서의 기타 처리조건은 상기 실시예 5의 경우와 유사하기 때문에, 설명을 생략한다.
X선 광전자 분광분석법을 이용하여 상기 회로기판(8)내의 본딩 패드(9)의 표면을 분석한 결과, 플라즈마 처리 이전에는 산화은의 피크가 확인되었으나, 플라즈마 처리후에는 산화은의 피크가 금속은의 피크로 변화해 있어, 본딩 패드(9)의 산화은은 감소해 있었다.
(10) 실시예 10
헬륨을 상기 플라즈마 생성 가스로 사용하고, 그유속을 2 l/min으로 설정했다. 100kHz의 주파수를 갖는 100W 고주파 전원을 상기 외부전극(1)에 인가했다. 실시예 10에 있어서의 기타 처리조건은 상기 실시예 9의 경우와 유사하기 때문에, 설명을 생략한다.
X선 광전자 분광분석법(XPS)을 이용하여 상기 회로기판(8)의 본딩 패드(9) 표면을 분석한 결과, 플라즈마 처리 이전에는 산화은의 피크가 확인되었으나, 플라즈마 처리후에는 산화은의 피크가 금속은의 피크로 변화해 있어, 본딩 패드(9)의 산화은은 감소해 있었다.
(11) 실시예 11
도 5의 플라즈마 처리장치(K3)를 사용하여 플라즈마 처리를 실시했다. 상기 외부전극(1)을 도 4에 나타낸 구리제의 원통관으로 형성하여, 이것을 석영으로 된 상기 상부(2a) 및 하부(2b) 사이에 삽입하여 접합함으로써 반응 파이프(2)를 형성하였다. 외부전극(1)의 내면은 50㎛의 표면 거칠기(Ra)를 갖도록 샌드 블라스팅 가공되어 있다. 상기 중심전극(3)은 모두 구리로 된 상기 전극몸체 파이프(25) 및 공급 파이프(26)로 구성된 이중관으로 형성되어 있다. 냉매로서는 퍼플루오로에틸렌을 사용했다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 중심전극(3)의 외면 바닥부에는 티타니아(TiO2)로 된 유전층(dielectric layer)(67)을 화염 분무법(flame spraying)에 의해 500㎛ 두께로 형성시켰다. 상기 유전층(67)은 또한 알루미나, 이산화 실리콘, AlN, Si3N4, SiC, DLC, 티탄산 바륨, PZT 등으로 된 것이어도 무방하다. 피처리물(7)로서는 두께 50㎛의 Kapton 필름을 사용했다. 헬륨 및 산소의 혼합가스를 상기 플라즈마 생성 가스로 사용했다. 헬륨 및 산소의 유속을 각각 3 l/min 및 150cc/min으로 설정했다.
200MHz의 주파수를 갖는 200W 고주파 전원을 상기 외부전극(1)에 인가하고, 외부전극(1) 및 상기 중심전극(3)을 상기 냉매로 냉각하는 한편, 상기 중심전극(3)을 접지시키면, 플라즈마가 생성되어, 상기 취출구(21)로부터 25m/sec의 유속으로 분사되는 상기 플라즈마 제트(55)에 의해 상기 피처리물(7)을 에칭하였다. 플라즈마 처리중인 상기 외부전극(1) 및 중심전극(3)의 표면온도를 적외선 방사 온도계(CHINO사제) 및 열전쌍으로 측정한 결과, 230℃를 나타내었다. 상기 피처리물(7)상에 관통구멍이 형성될 때까지의 시간을 측정한 결과, 에칭속도는 35㎛/min이었다. 상기 피처리물(7)에는 어떤 열적 손상이나 스트리머 방전에 의한 손상도 발견되지 않았다.
(12) 실시예 12
반도체 칩 및 Ni/Au 금속화 기판(metallized substrate)을 피처리물(7)로 사용했다. Sn-Ag 땜납 돌기면과 상기 Ni-Au 금속화 기판의 금속화 부분을 피처리부분(13)으로 사용했다. 불활성 가스인 헬륨 및 아르곤과 반응 가스인 산소 및 사플루오르화 탄소(CF4)의 혼합가스를 상기 플라즈마 생성 가스로 사용했다. 헬륨, 아르곤, 산소 및 사플루오르화 탄소의 유속을 각각 0.5 l/min, 0.5 l/min, 25cc/min 및 25cc/min로 설정했다. 2.45GHz의 주파수를 갖는 500W 고주파 전원을 상기 외부전극(1)에 인가하고 플라즈마 처리시간을 10초로 설정했다. 이들 이외는 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 플라즈마 처리를 실시했다.
이어서, 플라즈마 처리를 거친 상기 반도체 칩 및 Ni-Au 금속화 기판을 대기중에서 위치를 맞춘 다음, 80ppm의 산소 농도를 갖는 H2/N2분위기하에서 밸트로(belt furnace)에서 23℃에서 리플로우 처리하였다. 플라즈마 처리 이전에는, 상기 반도체 칩과 Ni/Au 금속화 기판을 서로 접합하는 것이 불가능했으나, 플라즈마 처리후에는 이들 반도체 칩과 Ni/Au 금속화 기판을 만족스런 접합강도로 서로 접합할 수 있었다.
(13) 실시예 13
실시예3의 피처리물과 동일한 피처리물을 도 8 및 9에 나온 플라즈마 처리 장치를 사용하여 에칭처리하였다. 중심 전극(3) 및 외부 전극(1) 모두는 스테인레스 강철로 제조된다. 중심 전극(3)의 외부 표면 및 외부 전극(1)의 내부 표면 모두를 200μm의 표면 거칠기를 갖도록 샌드블라스팅(sandblasting) 처리하였다. 또한, 이산화 실리콘의 막을 플라즈마 CVD에 의해 중심 전극(3)의 외부 표면상에 균일하게 형성한다. 반응 파이프(2)는 수정으로 된 것이다. 퍼플루오로카본은 냉매로서 사용하여 중심 전극(3) 및 외부 전극(1)을 통해 순환시킨다. 불활성 가스인 헬륨 및 아르곤과 반응 가스인 산소의 혼합물을 플라즈마 생성 가스로서 사용한다. 헬륨, 아르곤 및 산소의 유량을 1ℓ/min., 3ℓ/min. 및 30cc/min로 설정한다. 60MHz의 주파수를 갖는 300W의 고주파 전력을 외부 전극(1)에 인가하여 취출구(吹出口)(21)로부터 10m/sec의 유속으로 분사된 플라즈마 제트(55)에 의해 실리콘 웨이퍼로부터 네가티브 레지스트를 박리한다. 레벨차 측정기 DEKTAKIIA(Sloan Technology제)로 측정한 네가티브 레지스트의 에칭율은 5.0μm/min이다. 피처리물(7)에 대한 열적 손상 또는 스트리머(streamer) 방전에 의해 생긴 피처리물(7)에 대한 손상중 어느 것도 발견되지 않았다.
X선 광전자 분석 분광법(XPS)에 의한 표면 분석 결과, 본딩 패드(9)의 탄소는 거의 완전하게 제거됨이 판명되었다.
접합 강도는 플라즈마 처리전에는 5.1 g이고 플라즈마 처리후에는 12.2 g이다.
한편, 본 실시예의 박리 방식은 다음과 같다. 플라즈마 처리전에는 와이어가 본딩 패드(9)에 접합되지 않고, 플라즈마 처리후에는 와이어가 그 중심부에서 절단된다.
또한, 전력 공급시에 플라즈마 처리에 의해 야기된 IC 칩에 대한 손상에 기인한 결함율은 0％이다.
(14) 실시예 14
플라즈마 처리를 도 21에 나온 자동 플라즈마 처리 시스템(S')을 사용하여 실시하였다. 자동 플라즈마 처리 시스템(S')에서, 반응 파이프(2)는 수정으로 된 것인 반면에, 중심 전극(3) 및 외부 전극(1)은 스테인레스 강철로 된 것이다. 레지스트 PSR-4000 AVS5(Taiyo Ink사제)를 두께 0.5mm의 BT 기판위에 두께 40μm로 도포해서된 OMPAC(over molded pad array carrier)형 BGA 판을 피처리물(7)로서 사용하며, 그 크기는 가로 50mm 및 세로 200mm이다. BGA 판의 일부에 금 도금을 하고, 실시예 5의 칩과 동일한 IC 칩을 판위에 실장한다. 중심 전극(3)의 외부 표면 및 외부 전극(1)의 내부 표면 모두를 100μm의 표면 거칠기(Ra)를 갖도록 샌드블라스팅(sandblasting) 처리한다. 컨베이어(97)의 공급 속도는 2cm/sec이다. 헬륨, 아르곤 및 산소의 혼합물을 플라즈마 생성 가스로서 사용하고, 헬륨, 아르곤 및 산소의 유량을 각각 3ℓ/min., 5ℓ/min. 및 100cc/min로 설정한다. 이온 교환수를 냉매로서 사용한다. 13.56MHz의 주파수를 갖는 500W의 고주파 전력을 외부 전극(1)에 인가하고 플라즈마 제트(55)를 취출구(21)로부터 15m/sec의 유속으로 분사한다.
위에 나온 플라즈마 처리를 받게되는 판의 성능을 처리안된 판의 성능과 비교하였다. 레지스트에서 물의 접촉각은 처리안된 판에서 80°이고 처리된 판에서는 8°로 떨어진다. 금 도금 부분 및 IC 칩의 접합 강도의 측정은 1,000개 와이어를 와이어 본딩한 것에 대하여 실시한 결과, 처리안된 판은 5.1g의 평균 접합 강도를 가지나 처리된 판은 12.2g의 평균 접합 강도를 가짐이 판명되었다. 반면에, 몰딩 컴파운드(Plascon제)를 175℃에서 성형하여 1cm2의 하부 표면 영역을 갖는 절단된 원뿔 형상으로 성형하였다. 성형물의 전단(shearing) 박리 강도는 처리안된 판에서 2Mpa이고, 처리된 판에서 10Mpa로 급격히 증가한다.
반면에, 본 실시예에서 박리방식은 다음과 같다. 플라즈마 처리전에, 와이어는 본딩 패드(9)에 접합되지 않고, 플라즈마 처리후, 와이어는 그 중심부에서 절단된다.
또한, 전력공급시에 플라즈마 처리에 의해 야기된 IC 칩에 대한 손상에 기인한 결함률은 0％이다.
(15) 실시예 15
실시예 3의 피처리물과 동일한 피처리물(7)을 도 12에 나온 플라즈마 처리 장치를 사용하여 실시예 3의 조건과 동일한 조건하에서 에칭하였다.
캡(102)을 반응 파이프(2)의 말단 단부에 실장하지 않을 경우에 있어서, 에칭율이 정상 상태에 도달하는데는 약 10분이 걸린다. 다른 한편으로, 캡(102)을 반응 파이프(2)의 말단 단부에 실장할 경우에 있어서는 에칭율은 1분미만 이내에 정상 상태에 도달한다.
이하, 비교 실시예 a 내지 g를 본 발명의 실시예 1 내지 15와 비교하여 설명한다.
[a] 비교 실시예 a
중심 전극(3)만을 냉매로 냉각하는 것을 제외하고는, 플라즈마 처리를 실시예 3과 동일한 조건하에서 실시하였다. 도 25에서 나온 스트리머 방전(170)이 글로우 방전의 개시로부터 수분후에 발생하기 때문에, 피처리물(7)을 균일하게 에칭하는 것은 불가능하다. 따라서, 외부 전극(1)의 표면이 산화되어 검게됨을 알수 있었다.
[b] 비교 실시예 b
외부 전극(1) 및 중심 전극(3)을 냉매로 냉각하지않고 250W의 전력을 외부 전극(1)에 인가하는 것을 제외하고는, 플라즈마 처리를 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하였다. 250W 이상의 전력에 의해 열 용융 등을 야기함을 알 수 있으므로 이 전력을 외부 전극(1)에 인가할 수 없다. 피처리물(7)로부터 네가티브 레지스트를 박리하고자 실시예 3에서 처럼 시도해보았지만, 네가티브 레지스트의 탄화로 인해 네가티브 레지스트를 피처리물(7)로부터 박리하는 것은 불가능하였다.
[c] 비교 실시예 c
외부 전극(1) 및 중심 전극(3)을 냉매로 냉각하지않고 250W의 전력을 외부 전극(1)에 인가하는 것을 제외하고는, 플라즈마 처리를 실시예 4와 동일한 방법으로 실시하였다. 250W 이상의 전력은 열 용융 등을 야기함을 알 수 있으므로 이 전력을 외부 전극(1)에 인가할 수 없다. 산화 제1구리(Cu2O)를 구리(Cu)로 환원하고자 실시예 4에서 처럼 시도해보았지만, 실리콘 웨이퍼는 공기중의 열처리를 통해 산화되어 검게 되었다.
[d] 비교 실시예 d
실시예 5의 회로판(8)을 도 23에 나온 종래의 플라즈마 처리 장치에 의해 플라즈마 처리하였다. 종래의 플라즈마 처리 장치는 상부 전극(151) 및 하부 전극(152)이 서로 마주보도록 배치되어 있는 반응 탱크(150)를 포함한다. 전기 절연체(153)를 반응 탱크(150)의 상부 표면상에 설치한다. 상부 전극(151) 및 AC 전원(154)을 전기 절연체(153)를 통해 연장되어 있는 와이어(160)에 의해 서로 접속한다. AC 전원(154)을 접지하는 한편, 전기 절연체(155)를 반응 탱크(150)의 하부 표면상에 설치한다. 하부 전극(152)을 전기 절연체(155)를 통해 연장되어 있는 와이어(161)에 의해 접지한다. 고체 유전체 부재(159)를 하부 전극(152)의 상부 표면상에 설치한다. 또한, 가스 유입구(156)를 반응 탱크(150)의 상부에 구성하는 반면에 가스 유출구(157)를 반응 탱크(150)의 하부에서 구성한다.
회로판(8)을 고체 유전체 부재(159)상에 설치한다. 플라즈마 생성 가스가 가스를 유입구(156)로부터 반응 탱크(150)속으로 도입할 뿐만 아니라 AC 전압을 상부 전극(151) 및 하부 전극(152)간에 인가하며 회로 판(8)을 플라즈마 처리한다. 실시예 5의 가스와 동일한 혼합 가스를 플라즈마 생성 가스로서 사용하고, 그 구성 가스의 유량을 실시예 5의 값과 동일한 값으로 설정한다. 실시예 5에서의 외부 전극(1)의 경우와 동일한 고주파 전력을 상부 전극(151)에 인가한다. 또한, 반응 탱크 내부를 760 Torr의 압력으로 설정하고 처리 주기는 2분으로 설정한다.
회로판(8)의 본딩 패드(9)의 표면 분석을 X선 광전자 분석 분광법(XPS)으로 실시한 결과, 본딩 패드에서 카본이 플라즈마 처리전에는 깊이 30nm까지 확인되었으나 플라즈마 처리후에는 깊이 10nm까지에서 확인되었다는 점에서 실시예 5의 처리 효과보다 열등함이 판명되었다.
[e] 비교 실시예 e
실시예 7의 회로판과 동일한 회로판(8)을 도 23의 종래의 플라즈마 처리 장치를 사용하여 비교 실시예 d와 동일한 방법으로 플라즈마 처리한 실시예 7의 가스와 동일한 혼합 가스를 플라즈마 생성 가스로서 사용하고, 그 구성 가스의 유량을 실시예 7의 값과 동일한 값으로 설정된다. 실시예 7의 외부 전극(1)의 경우와 동일한 고주파 전력을 상부 전극(151)에 인가한다. 또한, 반응 탱크(150)의 내부를 760Torr의 압력으로 설정하고 처리 주기를 2분으로 설정한다.
회로판(8)의 본딩 패드(9)의 표면 분석을 X선 광전자 분석 분광법(XPS)으로 한 결과, 수산화 니켈 및 산화 니켈의 피크(peak)가 플라즈마 처리후에도 발견된다는 점에서 실시예 7의 처리 효과보다 열등하는 것을 확인하였다.
[f] 비교 실시예 f
실시예 10의 회로판과 동일한 회로판(8)을 도 23의 종래의 플라즈마 처리 장치를 사용하여 비교 실시예 d와 동일한 방법으로 플라즈마 처리한다. 실시예 10의 경우와 동일한 혼합 가스를 플라즈마 생성 가스로서 사용하고, 그 구성 가스의 유량을 실시예 10의 값과 동일한 값으로 설정한다. 실시예 10의 외부 전극(1)의 전력과 동일한 고주파 전력을 상부 전극(151)에 인가하고, 반응 탱크(150)의 내부를 760Torr의 압력으로 설정하며, 처리 주기는 2분으로 설정한다.
회로판(8)의 본딩 패드(9)의 표면 분석을 X선 광전자 분석 분광법(XPS)으로 사용한 결과, 산화 은의 피크가 플라즈마 처리후에도 부분적으로 발견된다는 점에서 실시예 10의 처리 효과보다 열등하는 것이 판명되었다.
[g] 비교 실시예 g
외부 전극(1) 및 중심 전극(3)을 냉매로 냉각하지 않는 것을 제외하고는 실시예 5 내지 9의 조건과 동일한 처리 조건하에서 회로판(8)을 플라즈마 처리할 경우 회로판(8)이 열에 의해 손상을 입게됨을 알았다.
그후, 실시예 5 내지 10 및 비교 실시예 d 내지 f 각각에서 플라즈마 처리된 회로판(8)에서 IC 칩 및 본딩 패드(9)를 와이어 본딩기 FP-118AP(Kaijyo사제)에 의해 전력 0.7W 및 온도 150°C에서 20msec동안 와이어 본딩하였다. 그렇게 본딩된 IC 칩 및 본딩 패드(9)의 박리 방식의 접합 강도를 평가한다. 반면에, 전력 공급시에 플라즈마 처리에 의해 야기된 IC 칩에 대한 손상을 평가하기 위해, 두께 10nm의 이산화 실리콘층 및 두께 300nm의 다결정 실리콘층이 실리콘 기판상에 형성된 칩을 사용하고, 전류 밀도 1nA/10μm2및 8V 미만의 파괴 전압을 사용하였다. 그 결과는 다음과 같이 요약된다.
(1) 실시예 5 및 6 대 비교 실시예 d
i) XPS에 의한 표면 분석
실시예 5 및 6에서, 표면의 카본은 거의 완전하게 제거된다.
다른 한편으로, 비교 실시예 d에서, 카본은 부분적으로 남아있다.
ii) 접합 강도
플라즈마 처리전
접합 강도는 실시예 5 및 6과 비교 실시예 d에서 5.1g이다.
플라즈마 처리후
접합 강도는 실시예 5 및 6에서 각각 11.8g 및 12.6g인 반면에 비교 실시예 d에서의 접합 강도는 7.8g이다.
iii) 박리 방식
플라즈마 처리전
와이어는 실시예 5 및 6과 비교 실시예 d에서 본딩 패드(9)에 결합되지 않는다.
플라즈마 처리후
와이어는 실시예 5 및 6에서 그 중심부에서 절단되는 반면에 비교 실시예 d에서 와이어 및 본딩 패드(9)간의 경계에서 박리가 발생한다.
iv) 전력 공급시의 IC 칩에 대한 손상
전력 공급시에 플라즈마 처리에 의해 야기된 IC 칩에 대한 손상에서 기인한 결함율은 실시예 5 및 6에서 0％이나 비교 실시예 d에서 5％이다.
(2) 실시예 7 및 8 대 비교 실시예 e
i) XPS에 의한 표면 분석
실시예 7 및 8에서, 표면의 대부분의 니켈 화합물은 제거되고, 플라즈마 처리전에 산화 니켈 및 수산화 니켈 등의 잔존 니켈 화합물은 니켈 금속으로 변화된다.
다른 한편으로, 비교 실시예 e에서, 산화 니켈 및 수산화 니켈은 잔존해있다.
ii) 접합 강도
플라즈마 처리전
실시예 7 및 8과 비교 실시예 e에서는 접합이 발생하지 않는다.
플라즈마 처리후
접합 강도는 실시예 7 및 8에서 각각 10.8g 및 11.6g인 반면에 비교 실시예 e에서는 접합 강도가 4.5g이다.
iii) 박리 방식
플라즈마 처리전
실시예 7 및 8과 비교 실시예 e에서 와이어는 본딩 패드(9)에 접합되지 않는 다.
플라즈마 처리후
와이어는 실시예 7에서 그 중심부에서 절단되고 절단은 비교 실시예 8에서 와이어 및 땜납 볼(ball) 사이에 절단되는 반면에, 비교 실시예 e에서 와이어 및 본딩 패드(9)간의 경계에서 박리가 발생한다.
iv) 전력 공급시에 IC 칩에 대한 손상
전력 공급시에 플라즈마 처리에 의해 야기된 IC 칩에 대한 손상에서 기인한 결함율은 실시예 7 및 8에서 0％이나, 비교 실시예 e에서는 7％이다.
(3) 실시예 9 및 10 대 비교 실시예 f
i) XPS에 의한 표면 분석
실시예 9 및 10에서, 산화 은이 은으로 변화된다.
다른 한편으로, 비교 실시예 f에서 산화 은과 탄소가 부분적으로 남아있다.
ii) 접합 강도
플라즈마 처리전
접합 강도는 실시예 9 및 10와 비교 실시예 f에서 2.8g이다.
플라즈마 처리후
접합 강도는 실시예 9 및 10에서 각각 8.9g 및 9.2g인 반면에, 비교 실시예 f에서의 접합 강도는 3.8g이다.
iii) 박리 방식
플라즈마 처리전
와이어는 실시예 9 및 10과 비교 실시예 f에서 본딩 패드(9)에 접합되지 않는다.
플라즈마 처리후
와이어는 실시예 9에서 그 중심부에서 절단되고 절단은 실시예 10에서 와이어 와 땜납 볼 사이에서 절단이 되는 반면에, 비교 실시예 f에서 와이어와 본딩 패드(9) 사이의 경계에서 박리가 발생한다.
iv) 전력 공급시에 IC 칩에 대한 손상
전력 공급시에 플라즈마 처리에 의한 IC 칩에 대한 손상에서 기인한 결함율은 실시예 9 및 10에서 0％이나, 비교 실시예 f에서는 6％이다.
상기 요약된 결과로부터 명백하듯이, 실시예 5 및 6, 실시예 7 및 8 및 실시예 9 및 10에 따라 플라즈마 처리를 하면, 접합 강도 및 박리 방식은 개선되고, 전력 공급시에 플라즈마 처리에 의한 IC 칩에 대한 손상에서 기인한 결함 부분이 비교 실시예 d, e 및 f 각각과 비교해서 크게 감소된다.
상기한 설명으로부터 명백하듯이, 플라즈마 처리 장치(K1 내지 K4)는 외부 전극 및 중심 전극중 적어도 하나를 냉각시키는 냉각 수단을 포함한다. 그러므로, 플라즈마가 대기압하에서 고주파수의 높은 AC 접압에 의해 생성될지라도, 외부 전극 또는 중심 전극의 온도 상승을 억제할 수 있어, 플라즈마 온도의 급격한 상승을 방지할 수 있으므로 피처리물에 대한 열적 손상을 감소시킬 수 있다.
플라즈마 처리 장치(K1 내지 K4)에서, 외부 전극의 내부 표면을 거칠게 함으로써 글로우 방전을 균일화시키는 방전 균일화 수단으로서 작용하기 때문에, 방전 공간에서 균일한 글로우 방전을 발생시킬 수 있고, 스트리머 방전의 발생을 억제할 수 있다. 결과적으로, 스트리머 방전에 의한 피처리물에 대한 손상을 감소시킬 수 있다.
중심 전극을 유전체 재료로써 도포하면, 대기압하에서 안정된 글로우 방전을 방전 공간에서 발생시킬 수 있다.
더욱이, 일반적으로, 종래의 플라즈마 처리 장치에서, 방전 공간의 직경이 반응 파이프의 출구 직경과 같다. 그러므로, 플라즈마의 유속이 상승되면, 방전 공간의 크기를 줄여야 하는데, 예를 들어, 일본국 특허 공개 제4-212253호(1992)공보에 개시된 바와 같이 중심 전극의 반경이 0.5mm이고, 반응 파이프의 반경이 0.85mm이므로, 전극을 냉각시키는 것이 어렵다. 본 발명에 있어서, 반응 파이프의 반경을 크게하고 반응 파이프를 취출구쪽을 향해 직경이 감소하도록 테이퍼를 가지게 처리하여 수렴부로 함으로써 종래의 플라즈마 처리 장치가 가진 이러한 문제를 해결하여 본 발명에서는 취출구에서의 플라즈마의 유속을 크게한 것이다.
반면에, 수렴부는 방전 공간을 밀폐하는 바닥벽을 반응 파이프의 말단 단부에 구성하고, 취출구로서 작용하는 구멍을 바닥벽의 일부에 형성한 구성으로 대체하여도 좋다. 이러한 구성에서는 방전 공간이 수렴부보다 취출구에 더 인접하기 때문에, 플라즈마내의 라디컬(radical) 및 이온 등의 활성종(active species)이 소멸되기전에 플라즈마를 피처리물에 분사할 수 있으므로 처리 효과는 크게 증대된다.
또한, 자동 플라즈마 처리 시스템은 대기압하에서 피처리물을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치를 포함하기 때문에, 자동 플라즈마 처리 시스템은 순차로 피처리물을 이송시킴으로써 다수의 피처리물을 플라즈마 처리를 계속해서 효과적으로 플라즈마 처리를 할 수 있다.

Claims (25)

  1. 중심전극(3)과;
    상기 중심전극(3)을 둘러싸도록 구비된 관형상의 외부전극(1)과;
    상기 중심전극(3) 및 외부전극(1)을 서로 전기 절연시키도록 이들 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 배치된 관형상의 반응 파이프(2)와;
    상기 반응 파이프(2)내의 상기 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 형성된 방전공간(22)에 플라즈마 생성 가스를 공급하기 위한 가스 공급수단(56)과;
    상기 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 AC전압을 인가하기 위한 AC전원(17)을 포함하는 플라즈마 처리장치(K1-K4)에 있어서,
    가스 공급수단(56)에 의해 플라즈마 생성 가스를 방전공간(22)으로 공급할 뿐만 아니라, AC전원(17)으로 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 AC전압을 인가함으로써, 대기압하에서 상기 방전공간(22)내에 글로우 방전을 발생시켜 상기 반응 파이프(2)의 취출구(21)로부터 상기 피처리물(7)쪽으로 플라즈마 제트(55)를 분사하고,
    상기 중심전극(3) 및 외부전극(1)을 냉각시키기 위한 냉각수단(27, 28, 34, 35, 51)을 포함한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  2. 제1항에 있어서, 상기 외부전극(1)의 내면 및 상기 중심전극(3)의 외면중 적어도 한쪽은 거친 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  3. 제2항에 있어서, 상기 외부전극(1)의 내면 및 상기 중심전극(3)의 외면중 적어도 한쪽의 표면 거칠기의 산술 평균값(Ra)은 10 내지 1,000㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  4. 제2항에 있어서, 상기 외부전극(1)의 내면은 상기 반응 파이프(2)의 외면과 밀착한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  5. 제1항에 있어서, 상기 반응 파이프(2)내에서의 글로우 방전 발생 정지시에 이 반응 파이프(2)내로의 외부공기 유입을 방지하기 위한 수단(102∼104)을 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  6. 제5항에 있어서, 상기 수단은 상기 반응 파이프(2)로부터 일정거리 떨어진 선단에 씰(103)을 통해 장착된 캡(102)과, 상기 씰(103)을 통해 캡(102)을 상기 취출구(21)쪽으로 눌러주기 위한 실린더(104)를 포함한 공기차단 메커니즘으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  7. 제5항에 있어서, 상기 수단은 상기 반응 파이프(2)내를 건조공기를 순환시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  8. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 처리장치(K1∼K4)의 작동정지 동안 상기 반응 파이프(2)내로 흡수된 공기중에 함유된 불순물을 제거하기 위한 수단(110)을 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  9. 제8항에 있어서, 상기 수단은 상기 반응 파이프(2)를 가열하기 위한 히터(110)를 구비하여 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  10. 제1항에 있어서, 상기 중심전극(3)은 제1파이프(25)와, 제1파이프(25)의 축을 따라 제1 파이프(25)의 내부에서 연장되는 제2파이프(26)로 구성된 이중 파이프로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  11. 제1항에 있어서, 온도 0℃에서 부동성, 전기 절연성 및 내식성을 갖는 액체 냉매를 상기 냉각수단(27, 28, 34, 35)으로 이용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  12. 제1항에 있어서, 상기 중심전극(3)에 유전성 물질을 도포한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  13. 제12항에 있어서, 화염 분무법에 의해 상기 유전성 물질을 도포하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  14. 제12항에 있어서, 화학적 증착법(CVD) 또는 물리적 증착법(PVD)에 의해 상기 유전성 물질을 도포함으로써 상기 중심전극(3)상에 유전성 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  15. 제1항에 있어서, 상기 냉각수단(27, 28, 34, 35)은 상기 중심전극(3)의 온도를 제어하기 위한 온도 제어수단(81, 82)을 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  16. 제1항에 있어서, 상기 반응 파이프(2)는 상기 취출구(21)쪽을 향하여 그 직경이 축소되도록 테이퍼링된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  17. 제1항에 있어서, 상기 반응 파이프(2)로부터 일정거리 떨어진 선단에는 상기 방전공간(22)을 폐쇄하기 위한 바닥벽(64)이 구비되며, 이 바닥벽(64) 일부에는 상기 취출구(21)로 작용하는 다수의 구멍(65)이 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4).
  18. 피처리물(8)을 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 처리장치(K1∼K4)와;
    상기 플라즈마 처리장치(K1∼K4)를 상기 피처리물(8)에 대해 3차원 위치로 자동으로 구동하기 위한 메커니즘(115, 116, 119)을 포함한 것을 특징으로 하는, 피처리물(8)의 자동 플라즈마 처리를 위한 자동 플라즈마 처리 시스템(S).
  19. 피처리물(8)을 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 처리장치(K1∼K4)와;
    피처리물(8)을 운반하기 위한 운반부재(11, 93); 및
    플라즈마 처리장치(K1∼K4) 및 운반부재(11, 93)에 전기적으로 접속된 제어수단(14)을 포함하여서 구성된 피처리물(8)의 자동 플라즈마 처리를 위한 자동 플라즈마 처리 시스템(S)에 있어서,
    상기 플라즈마 처리장치(K1∼K4)는, 중심전극(3)과, 상기 중심전극(3)을 둘러싸도록 구비된 관형상의 외부전극(1)과, 상기 중심전극(3) 및 외부전극(1)을 서로 전기 절연시키도록 이들 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 배치된 관형상의 반응 파이프(2)와, 상기 반응 파이프(2)내 상기 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 형성된 방전공간(22)에 플라즈마 생성 가스를 공급하기 위한 가스 공급수단(56)과, 상기 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 AC전압을 인가하기 위한 AC전원(17)을 포함하여 구성되고,
    가스 공급수단(56)에 의해 플라즈마 생성 가스를 방전공간(22)으로 공급할 뿐만 아니라, AC전원(17)으로 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 AC전압을 인가함으로써, 대기압하에서 상기 방전공간(22)내에 글로우 방전을 발생시켜 상기 반응 파이프(2)의 취출구(21)로부터 상기 피처리물(8)쪽으로 플라즈마 제트(55)를 분사하고,
    상기 중심전극(3) 및 외부전극(1)을 냉각시키기 위한 냉각수단(27, 28, 34, 35, 51)을 포함한 것을 특징으로 하는 자동 플라즈마 처리 시스템(S).
  20. 제19항에 있어서, 상기 외부전극(1)의 내면 및 상기 중심전극(3)의 외면중 적어도 한쪽은 거친 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 자동 플라즈마 처리 시스템(S).
  21. 제20항에 있어서, 상기 외부전극(1)의 내면 및 상기 중심전극(3)의 외면중 적어도 한쪽의 표면 거칠기의 산술 평균값(Ra)은 10 내지 1,000㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 자동 플라즈마 처리 시스템(S).
  22. 중심전극(3)과;
    상기 중심전극(3)을 둘러싸도록 구비된 관형상의 외부전극(1)과;
    상기 중심전극(3) 및 외부전극(1)을 서로 전기 절연시키도록 이들 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 배치된 관형상의 반응 파이프(2)와;
    상기 반응 파이프(2)내의 상기 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 형성된 방전공간(22)에 플라즈마 생성 가스를 공급하기 위한 가스 공급수단(56)과;
    상기 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 AC전압을 인가하기 위한 AC전원(17)을 포함하는 플라즈마 처리장치(K1∼K4)에 있어서,
    가스 공급수단(56)에 의해 플라즈마 생성 가스를 방전공간(22)으로 공급할 뿐만 아니라, AC전원(17)으로 중심전극(3) 및 외부전극(1) 사이에 AC전압을 인가함으로써, 대기압하에서 상기 방전공간(22)내에 글로우 방전을 발생시켜 상기 반응 파이프(2)의 취출구(21)로부터 상기 피처리물(7)쪽으로 플라즈마 제트(55)를 분사하고,
    상기 중심전극(3) 및 외부전극(1)을 냉각시키는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 처리장치(K1∼K4)에 의한 피처리물(7)의 플라즈마 처리를 위한 플라즈마 처리방법.
  23. 피처리물(8)을 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 처리장치(K1∼K4)와;
    상기 피처리물(8)을 운반하기 위한 운반부재(11, 93); 및
    상기 플라즈마 처리장치(K1∼K4) 및 상기 운반부재(11, 93)와 전기적으로 연결된 제어수단(14)을 포함하여 구성된 자동 플라즈마 처리 시스템(S)을 사용하여,
    상기 제어수단(14)에미리 입력된 피처리물(8)의 위치를 근거로 하여, 상기 운반부재(11, 93)로 상기 피처리물(8)을 적재부(91)로부터 플라즈마 처리영역(95)으로 운반하는 단계와;
    상기 플라즈마 처리영역(95)내에서 상기 운반부재(11, 93)로 피처리물(8)을 옮겨감으로써, 피처리물(8)의 미리 결정된 부위(13)를 플라즈마 처리장치(K1∼K4)로 플라즈마 처리하는 단계와;
    플라즈마 처리된 상기 피처리물(8)을 상기 운반부재(11, 93)로 상기 플라즈마 처리영역(95)으로부터 하역부(92)로 운반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 플라즈마 처리 시스템(S)에 의한 피처리물(8)의 자동 플라즈마 처리를 위한 자동 플라즈마 처리방법.
  24. 각각의 피처리물(8)을 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 처리장치(K1∼K4)와;
    상기 각 피처리물(8)을 운반하기 위한 운반부재(11, 93); 및
    상기 플라즈마 처리장치(K1∼K4) 및 상기 운반부재(11, 93)와 전기적으로 접속된 제어부재(14)를 포함하여 구성된 자동 플라즈마 처리 시스템(S)을 사용하여,
    상기 제어수단(14)에 미리 입력된 각 피처리물(8)의 위치를 근거로 하여, 상기 운반부재(11, 93)로 상기 각각의 피처리물(8)을 미리 결정된 위치(95)로 운반하는 단계와;
    상기 플라즈마 처리장치(K1∼K4)로부터 상기 각 피처리물(8)의 미리 결정된 부위(13)에 플라즈마(55)가 분사되도록, 상기 제어수단(14)으로부터의 신호를 근거로 하여, 상기 운반부재(11, 93)로 상기 각각의 피처리물(8)을 옮겨가는 단계와;
    상기 제어수단(14)으로부터의 추가신호에 따라 일정기간 경과후, 상기 플라즈마 처리장치(K1∼K4)로부터의 플라즈마 제트(55)의 분사를 정지시킴으로써, 취출구(21)에 캡(102)을 씌워 상기 제어수단(14)으로부터의 재시동 신호가 주어질 때까지 상기 캡(102)을 취출구(21)쪽으로 눌러줌으로써 상기 플라즈마 처리장치(K1∼K4)를 휴지상태(休止狀態)로 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 플라즈마 처리 시스템(S)에 의한 다수의 피처리물(8)의 자동 플라즈마 처리를 위한 자동 플라즈마 처리방법.
  25. 피처리물(8)을 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 처리장치(K1∼K4)와;
    상기 피처리물(8)을 운반하기 위한 운반부재(97)를 포함하여 구성된 자동 플라즈마 처리 시스템(S')을 사용하여,
    상기 운반부재(97)로 상기 피처리물(8)을 앞의 공정으로부터 운반하는 단계와;
    상기 플라즈마 처리장치(K1∼K4)로부터 상기 피처리물(8)에 플라즈마 제트(55)가 분사되도록, 상기 운반부재(97)로 피처리물(8)을 플라즈마 처리영역(95)으로 계속하여 옮겨주는 단계와;
    상기 운반부재(97)로 상기 피처리물(8)을 그 다음 공정으로 운반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 플라즈마 처리 시스템(S')에 의한 피처리물(8)의 자동 플라즈마 처리를 위한 자동 플라즈마 처리방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100368200B1 (ko) * 1999-07-27 2003-01-24 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 플라즈마 생성용 전극, 그 전극을 사용하는 플라즈마 처리장치, 및 그 장치로 플라즈마 처리하는 방법
KR20210000134A (ko) * 2019-06-24 2021-01-04 성균관대학교산학협력단 나노입자 코팅 장치

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0309932D0 (en) * 2003-04-30 2003-06-04 Boc Group Plc Apparatus and method for forming a plasma
KR101192974B1 (ko) * 2004-11-05 2012-10-22 다우 코닝 아일랜드 리미티드 플라즈마 시스템
EP1689216A1 (en) 2005-02-04 2006-08-09 Vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek (Vito) Atmospheric-pressure plasma jet
US7162317B2 (en) * 2005-02-25 2007-01-09 Lam Research Corporation Methods and apparatus for configuring plasma cluster tools
CN100482031C (zh) * 2006-03-14 2009-04-22 中国科学院物理研究所 一种大气压介质阻挡辉光放电等离子体发生方法及装置
TW200816880A (en) 2006-05-30 2008-04-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Atmospheric pressure plasma generating method, plasma processing method and component mounting method using same, and device using these methods
JP4682917B2 (ja) * 2006-05-30 2011-05-11 パナソニック株式会社 大気圧プラズマ発生方法及び装置
CN100405879C (zh) * 2006-06-07 2008-07-23 清华大学 基于双气体源的大气压放电冷等离子体发生器
US8367227B2 (en) * 2007-08-02 2013-02-05 Applied Materials, Inc. Plasma-resistant ceramics with controlled electrical resistivity
US9475710B2 (en) 2013-03-14 2016-10-25 North Carolina State University Very high frequency (VHF) driven atmospheric plasma sources and point of use fertigation of irrigation water utilizing plasma production of nitrogen bearing species
KR101603787B1 (ko) * 2013-09-10 2016-03-18 가천대학교 산학협력단 표면 처리 장치 및 표면 처리 방법
GB201413236D0 (en) 2014-07-25 2014-09-10 Smiths Detection Watford Ltd Method and apparatus
CN104607438A (zh) * 2014-12-12 2015-05-13 中山大学 一种非热电弧等离子体裂解废电路板装置
CN105755452B (zh) * 2016-04-18 2019-01-15 北京大学 一种用于在管腔内壁喷涂TiO2纳米涂层的装置
CN107509298B (zh) * 2017-09-28 2024-04-05 博奥生物集团有限公司 一种阵列式大面积冷等离子体发生器
CN107979907B (zh) * 2017-12-26 2024-04-05 中国科学院西安光学精密机械研究所 大气压介质阻挡放电增强型直流交替电极低温等离子体射流阵列

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2657850B2 (ja) * 1990-10-23 1997-09-30 株式会社半導体エネルギー研究所 プラズマ発生装置およびそれを用いたエッチング方法
JP3104047B2 (ja) * 1992-08-07 2000-10-30 イーシー化学株式会社 大気圧グロ−放電プラズマ用電極
JPH0729892A (ja) * 1993-07-14 1995-01-31 Nissin Electric Co Ltd 電極温調機構
JPH09213685A (ja) * 1996-01-30 1997-08-15 Hitachi Electron Eng Co Ltd 半導体装置用プラズマ装置のプラズマ電極

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100368200B1 (ko) * 1999-07-27 2003-01-24 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 플라즈마 생성용 전극, 그 전극을 사용하는 플라즈마 처리장치, 및 그 장치로 플라즈마 처리하는 방법
KR20210000134A (ko) * 2019-06-24 2021-01-04 성균관대학교산학협력단 나노입자 코팅 장치

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