KR20020085149A

KR20020085149A - 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치

Info

Publication number: KR20020085149A
Application number: KR1020010024498A
Authority: KR
Inventors: 김기택; 김영철; 박남수
Original assignee: 주식회사 우광유니텍
Priority date: 2001-05-07
Filing date: 2001-05-07
Publication date: 2002-11-16

Abstract

본 발명은 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치에 관한 것으로서, 대기압, 상온에서 플라즈마 작업이 가능한 DBD(Dielectric Barrier Discharge)기술을 이용하여 복잡한 진공시스템이 없어도 고밀도 산소활성층을 발생시킴으로써 시료(평판)의 크기에 상관없이 처리할 수 있으며, 대기압/상온 상태에서 처리하므로 인라인 연속처리 세정이 가능하도록 하는 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 본 발명은 제어신호에 의하여 저전압을 고전압으로 변환하는 고전압발생장치와, 표면처리하고자 하는 시료를 이송하는 이송장치를 포함한 플라즈마 건식세정장치에 있어서, 상기 이송장치에 실려 이동하는 상기 시료의 해당 위치에 상온/상압 환경에서 상기 고전압발생장치로부터 고전압을 인가받아 플라즈마를 발생시키는 적어도 하나이상의 플라즈마 전극과, 상기 각 플라즈마 전극에서 발생된 플라즈마를 상기 이송중인 시료의 표면에 이르도록 상기 플라즈마 전극 상단에 위치하여 공기를 시료의 표면방향으로 분출시키는 적어도 하나 이상의 공기분사노즐과, 상기 각 공기분사노즐과 플라즈마 전극에 의해 표면개질 된 시료 표면에 발생된 불순물을 공기를 불어 제거하는 불순물제거노즐과, 상기 각부를 제어하여 시료의 이송, 고전압 발생, 플라즈마 발생, 공기분사를 조절하는 중앙처리장치를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치{Plasma Dry type Cleaning apparatus in ambient temperature/atmospheric}

본 발명은 대기압 상태에서 발생한 플라즈마에 의한 세정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평판디스플레이장치(LCD, PDP)용 대형 유리(glass), PCB(Printer Circuit board), 웨이퍼(Wafer) 등의 반도체 세정공정시 상온/대기압 환경에서 플라즈마를 발생시켜 세정하므로 복잡한 진공시스템이 필요없이 인라인(In-Line)연속처리가 가능하도록 하는 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 LCD, PDP, 웨이퍼 등의 반도체 제조공정중의 세정공정은 표면에 흡착된 오염물질을 제거하기 위하여 여러 가지 방법이 사용되고 있다.

최근에는 에너지, 신재료, 반도체 소자제조, 환경분야 등에서 널리 사용되고 있는 플라즈마(Plasma)를 이용하여 세정하는 방법이 주로 사용되고 있다.

이와 같은 플라즈마는 일반적으로 진공에서 생성시킬 수 있으며, 글로우방전(Glow Discharge)와 아크방전(Arc Discharge)가 가장 많이 사용된다. 특히 글로우 방전은 전극의 양단에 약 수 백 볼트(Volt)의 전압을 인가하여 플라즈마 내의 양이온이 음극과 충돌하여 발생된 2차 전자가 외부로 인가한 전계에 의해 플라즈마로 가속되어 가면서 중성가스(Neutral gas)를 이온화시키고 이때 생성된 전자가 다시 중성가스를 이온화시키는 과정이 반복되는 전자사태(Avalanche)를 일으켜 전극 양단간에 전류가 흐르게 되는 현상을 말한다.

종래의 플라즈마를 이용한 표면처리장치는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(1), 전역공급장치(3), 전극(4), 유확산펌프(5), 및 로터리 펌프(6)로 이루어진 진공펌프, 쳄버 내부의 진공도를 측정하기 위한 열전쌍 진공계(7)와이온계이지(8), 반응성 가스를 주입하기 위한 주입포트(9)(10)로 구성된다.

챔버(1)의 내부 압력이 일전 진공도로 유지하고, 내부에 주입포트(9)(10)를 통해 반응성 가스를 주입한다. 전력공급장치(3)를 사용하여 기판에 소정 전력을 인가함으로써 반응성 가스를 방전시킨다. 그러면, 직류 또는 고주파에 의하여 발생된 플라즈마 내에서 반응가스들의 분자결합이 끊어지게 되고, 끊어진 체인과 활성화된 양이온 또는 음이온들이 결합하여 전극(4)사이에 위치하는 시료기판(2) 표면에 고분자 중합체가 형성된다.

이와 같이 종래의 플라즈마를 이용한 표면처리장치는 쳄버를 진공상태로 유지하면서 반응성 가스를 주입하여 쳄버내부에 원하는 반응성 가스만을 순수하게 존재하도록 하는데, 이와 같이 쳄버 내부의 공기중에 있는 불순문을 제거하기 위하여 진공상태를 유지시키는데 많은 비용과 장치가 필요로 하는 문제점이 있었다. 또한, 불순물을 처리하고, 다음 단계의 처리단계로 진행하기 위하여 진공상태의 쳄버에서 꺼내어 다음 단계로 이송하는데 필요한 또 다른 과정을 거쳐야 하므로 인라인 연속처리가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 대기압, 상온에서 플라즈마 작업이 가능한 DBD(Dielectric Barrier Discharge)기술을 이용하여 복잡한 진공시스템이 없어도 고밀도 산소활성층을 발생시킴으로써 시료(평판)의 크기에 상관없이 처리할 수 있으며, 대기압/상온 상태에서 처리하므로 인라인 연속처리 세정이 가능하도록 하는 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마를 이용한 표면처리장치의 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치의 개략 구성도이고,

도 3은 본 발명에 따른 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치를 구동시키는 블록 구성도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 중앙처리장치102 : 시료

104 : 이송장치106 : 인버터

108 : 고전압발생장치

112∼116 : 제 1 내지 제 3 플라즈마전극

122∼128 : 제 1 내지 제 4 공기분사노즐

130 : 불순물제거 노즐

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치는 제어신호에 의하여 저전압을 고전압으로 변환하는 고전압발생장치와, 표면처리하고자 하는 시료를 이송하는 이송장치를 포함한 플라즈마 건식세정장치에 있어서, 상기 이송장치에 실려 이동하는 상기 시료의 해당 위치에 상온/상압 환경에서 상기 고전압발생장치로부터 고전압을 인가받아 플라즈마를 발생시키는 적어도 하나이상의 플라즈마 전극과, 상기 각 플라즈마 전극에서 발생된 플라즈마를 상기 이송중인 시료의 표면에 이르도록 상기 플라즈마 전극 상단에 위치하여 공기를 시료의 표면방향으로 분출시키는 적어도 하나 이상의 공기분사노즐과, 상기 각 공기분사노즐과 플라즈마 전극에 의해 표면개질 된 시료 표면에 발생된 불순물을 공기를 불어 제거하는 불순물제거노즐과, 상기 각부를 제어하여 시료의 이송, 고전압 발생, 플라즈마 발생, 공기분사를 조절하는 중앙처리장치를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이와 같이 이루어진 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치의 개략 구성도로서, 표면처리하고자 하는 시료(102)를 이송하는 이송장치(104)와, 상기 이송장치(104)에 실려 이동하는 상기 시료(102)의 해당 위치에 상온/상압 환경에서 고전압발생장치로부터 고전압을 인가받아 플라즈마를 발생하는 제 1 내지제 3 플라즈마 전극(112∼116))과, 상기 제 1 내지 제 3 플라즈마 전극(112∼116)에서 발생된 플라즈마를 상기 이송중인 시료(102)의 표면에 이르도록 상기 플라즈마 전극 상단에 위치하여 공기를 시료의 표면방향으로 분출시키는 적어도 하나 이상의 공기분사노즐(122∼128)과, 상기 각 공기분사노즐(122∼128)과 각 플라즈마 전극(112∼116)에 의해 표면개질 된 시료(102) 표면에 발생된 불순물을 공기를 불어 제거하는 불순물제거노즐(130)로 구성한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치를 구동하는 블록 구성도로서, 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터(106)와, 인버터(106)로부터 공급된 교류전원에 의하여 고전압을 발생하는 고전압발생장치(108)와, 고전압발생장치(108)에서 발생된 고전압에 의하여 대기압, 상온 상태에서 이송장치(104)에 의해 이송된 시료(102) 표면에 고밀도(10¹³∼10¹⁵㎝^-3)산소 활성층을 발생시키는 플라즈마전극(112∼114)과, 상기 플라즈마 전극(112∼114)에서 발생된 고밀도 산소 활성층에 의해 시료(102)의 표면을 효과적으로 세정하도록 공기를 분사시키는 공기분사노즐(122∼128)과, 상기 플라즈마에 의해 세정시 발생된 시료표면의 불순물을 공기를 불어 제거하는 불순물 제거노즐(130)과, 상기 각부를 제어하여 시료의 이송, 고전압 발생, 플라즈마 발생, 공기분사를 조절하는 중앙처리장치(100)로 구성된다.

여기서, 세정할 시료(102)는 평판 디스플레이(TFT, PDP)용 대형 글라스(Glass)의 효율적인 플라즈마 세정, PCB의 플라즈마 건식세정, 반도체 식각공정 중 생산성??르 크게 개선할 수 있는 PR ashing 공정, 반도체 공정 중 각 단계별 경제성 있는 웨이퍼 세정기술, 대형 금속, 유리 판재의 제조 및 가공의 각 단계에서의 기존 공정비용을 감소시킬 수 있는 세정공정기술에 적용이 가능하다.

이와 같이 구성된 본 발명 실시예에 따른 작용을 첨부된 도 2, 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 대기압(상압), 상온 플라즈마를 이용한 건식 세정기술로, 대기압, 상온에서 DBD를 이용한 고밀도 산소활성층을 발생시킴으로써 대형 평판의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 한다. 유해한 용매를 사용하는 습식 세정공정의 대체가 가능하며 향후 고밀도 디스플레이 공정기술에 필수적인 건식 플라즈마 세정기술이다.

도 2는 본 발명에 따른 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치를 구동하기 위한 블록 구성도이다.

대기압, 상온에서 플라즈마를 이용해 세정처리하기 위하여 먼저 세정처리하고자 하는 시료(102)를 이송장치(104)에 올려놓고 플라즈마 전극(112∼116) 위치로 이송시킨다.

이송장치(104)에 의해 이송된 시료(102)의 표면에 플라즈마를 발생하기 위하여 중앙처리장치(100)의 제어에 의하여 플라즈마 전극(112∼116)에 고전압을 인가시킨다.

이를 위해 중앙처리장치(100)에 의하여 인버터(106)를 구동시켜직류전원(DC)을 교류전원(AC)으로 변환한다. 고전압 발생장치(108)는 인버터(106)에서 출력 된 교류전원을 이용해 고전압을 발생하여 플라즈마 전극(112∼116)에 인가한다.

중앙처리장치(100)에 의하여 플라즈마 전극(112∼116) 하단으로 시료(102)가 이송되어 오면 중앙처리장치(100)에 의하여 플라즈마 전극(112∼116)을 구동시켜 공급된 고전압에 의하여 플라즈마 방전을 수행한다. 이때, 중앙처리장치(100)의 제어에 의하여 플라즈마 전극(112∼116) 상단에 공기분사 노즐(122∼128)을 구동시켜 공기를 시료(102)표면에 분사시킴으로 보다 효율적으로 세정이 이루어지도록 한다.

여기서, 대기압 환경에서 플라즈마를 발생시키는 DBD 방전방식은 고밀도(10¹³∼10¹⁵㎝^-3)산소 활성층을 발생시킴으로써 대형시료의 표면 이물질을 효과적으로 제거하게 된다.

이와 같이 DBD 플라즈마 세정과정에 의해 개질된 시료(102) 표면에 발생된 불순물(ash)을 제거한다. 이를 위해 이송장치(104)에 의하여 시료(102)를 불순물제거노즐(130) 아래에 위치시킨 후 중앙처리장치(100)의 제어에 의하여 불순물제거노즐(130)을 구동시켜 공기를 시료(102)표면에 분사시킴으로 시료(102) 표면에 발생된 불순물(ash)을 제거하게 된다.

이와 같이 대기압, 상온 상태에서 표면처리를 완료한 시료는 다음 처리과정으로 이송하게 된다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치는 다양한 습식 세정공정 또는 복잡한 진공시스템 등이 필요없으므로 고가의 장치비 및 유지비가 필요없으며, 인라인 연속처리 세정이 가능하여 생산성 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 대기압 DBD 전극의 효율적인 설계 및 배치를 통하여 대형 평판 처리물의 크기에 구애받지 않고 소형 및 초대형의 평판 등 시료의 크기와 모양에 제한이 없으므로, 복잡하고 대형인 시료를 균질하고 안정하게 세정 처리할 수 있는 효과가 있다.

Claims

제어신호에 의하여 저전압을 고전압으로 변환하는 고전압발생장치와, 표면처리하고자 하는 시료를 이송하는 이송장치를 포함한 플라즈마 건식세정장치에 있어서,

상기 이송장치에 실려 이동하는 상기 시료의 해당 위치에 상온/상압 환경에서 상기 고전압발생장치로부터 고전압을 인가받아 플라즈마를 발생하는 플라즈마 전극;

상기 플라즈마 전극에서 발생된 플라즈마를 상기 이송중인 시료의 표면에 이르도록 상기 플라즈마 전극 상단에 위치하여 공기를 시료의 표면방향으로 분출시키는 적어도 하나 이상의 공기분사노즐;

상기 공기노즐과 플라즈마 전극에 의해 표면개질 된 시료표면에 발생된 불순물을 공기를 불어 제거하는 불순물제거노즐; 및

상기 이송장치에 안착 이송되는 시료가 세정되도록 상기 각부를 제어하는 중앙처리장치를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 전극은 DBD(Dielectric Barrier Discharge) 시스템의 전극임을 특징으로 하는 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 중앙처리장치는 상기 이송장치에 안착되어 이송되는 시료의 세정이 이루어지도록 상기 이송장치의 이송속도를 제어하고, 상기 인버터를 제어하여 플라즈마 전극에 인가되는 전력을 조절하고, 상기 공기분사 노즐 및 불순물제거 노즐을 각각 제어하여 공기분사량을 조절함을 특징으로 하는 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치.