KR20120085536A - 자장을 인가한 매쉬 가속형 플라즈마 세정장치 - Google Patents

자장을 인가한 매쉬 가속형 플라즈마 세정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자장을 인가한 플라즈마 세정장치로서, 박막 제조를 위해서 사용하는 스퍼터, 진공증착 및 PE CVD 장치에서 박막의 밀착력 증대를 위해 구성되는 플라즈마 세정장치에 있어서, 판상 형태의 기준 전극인 에노드시트; 상기 에노드시트와 이격되어 매쉬그리드 형태의 상대 전극인 매쉬 전극; 상기 에노드시트의 배면에 위치되어 자장(magnetic field)을 형성시키는 마그네틱; 및 플라즈마 발생을 위하여 상기 에노드시트와 매쉬 전극에 직류 또는 교류 전원을 공급하는 전원공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치이며, 내부공간을 가지는 진공챔버 내에서 피세정물이 플라즈마 세정장치와 같은 라인선상 또는 제자리축에서 회전하는 동안 메쉬가속형 플라즈마를 상기 피세정물에 반복 노출시켜 세정이 이루어지도록 하는 플라즈마 세정장치이다. 이와 같은 본 발명에 의하면 매쉬를 이용한 플라즈마 세정 장치에서 마그네틱 자장필드를 이용한 매쉬가속형 플라즈마를 통해 피세정물과 플라즈마 발생부인 매쉬와의 거리 제한에 따른 구조적인 어려움을 해결할 수 있으며, 다양한 형상을 가진 피세정물에 대한 세정 공정을 효과적으로 수행할 수 있다.

Description

자장을 인가한 매쉬 가속형 플라즈마 세정장치 {Mesh-acceleration type plasma cleaning device with applying a magnetic field}
본 발명은 플라즈마 세정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피코팅물의 증착 또는 코팅 공정을 수행하기 이전에 플라즈마 환경을 형성시켜 피코팅물을 세정하기 위한 장치로서, 마그네틱의 자장을 이용하여 더욱 고밀도의 매쉬가속형 플라즈마를 얻기 위한 플라즈마 세정장치에 대한 것이다.
플라즈마 세정은 플라즈마를 이용하여 표면에 존재하는 오염물질을 제거하는 것을 말하며 화학적인 방법과 물리적인 방법으로 나눌 수 있다.
화학적인 방법은 표면의 오염물질을 플라즈마 내에 존재하는 활성종과 반응시켜 제거하는 방법으로 주로 유기물이 대상이며 방전 가스로는 산소를 사용한다. 이 경우 유기물은 플라즈마 상태에서 결합이 깨진 산소원자, 오존 및 여기 입자들이 유기물과 반응하여 기체 상태인 수분과 이산화탄소의 형태로 제거된다.
물리적인 방법은 도 1과 같이 표면에 고에너지 이온을 충돌시켜 표면의 오염물질을 제거하는데 이 방법은 표면 개질 효과도 함께 얻을 수 있으며 무기물 제거에도 사용할 수 있다. 만약 이온의 입사 에너지가 과다하면 표면에 손상을 줄 수 있어 주의하여야 한다.
실제 플라즈마 세정공정에서는 두 가지 효과가 동시에 작용하며 적용 대상 및 고정에 따라 적절한 방법을 사용하여야 한다.
플라즈마 세정법에 의한 주요 오염물의 제거에 대해 알아보면 자연산화막 및 유기오염물들이 원거리 수소-플라즈마나 ECR 아르곤/수소 플라즈마에 의해 상온이나 250℃보다 낮은 온도에서 효과적으로 제거된다.
수소-플라즈마로 세정하였을 때 탄화수소는 주로 HnSiR(n<3, R:hydrocarbon)의 형태, 자연산화막은 SiO*(g), H2O*(vapor) 또는 SiHn과 같은 화합물로 제거된다. 금속불순물은 수소-플라즈마에 반응성 가스인, CF4나 Cl2를 첨가하여 기상 상태인 HCl을 발생시킨 후, 금속염화물의 형태로 제거된다.
즉, 플라즈마 세정법은 열에너지에 의해서라기보다는 화학적 또는 물리적 반응을 통한 저온 공정이며, 클러스터-툴 시스템(cluster-tool system)에 적용이 용이하다는 장점들을 가지고 있다.
수소-플라즈마 세정의 경우 기판을 식각하여 표면을 거칠게 만들고 수소 원자가 기판 안으로 확산하여 기판의 표면(subsurface)에 결함을 형성시킨다는 단점을 갖고 있다. 그러나 기판을 수소로 종단시켜 기판을 보호해주며 원거리 수소-플라즈마 세정의 경우는 플라즈마의 노출로 인한 기판 손상을 감소시켜 준다.
플라즈마의 노출방식에는 직접 노출 방식과 원거리 노출 방식이 있는데, 직접 플라즈마 세정법은 플라즈마 소스에서 발생된 이온이 피세정물 표면과 충돌할 때, 금속오염물이나 알카리 이온들이 Si기판이나 산화막내로 들어감으로써 피세정물을 재오염시킬수 있으며, 가속된 이온에 의한 물리적 충돌에 의해 표면에 손상을 줄 수 있다. 따라서, 이러한 문제를 줄이기 위해, 기판을 발광영역으로부터 일정 거리를 유지하는 원거리 플라즈마가 세정에 이용되고 있다.
원거리 플라즈마 세정법에 의한 플라즈마 세정 장치로 매쉬를 이용한 플라즈마 세정 장치는 피세정물에서 플라즈마 발생부인 매쉬와의 거리가 20~40mm로 한정되어 있어 플라즈마 세정 장치와 피세정물을 이동시키는 구조물에 대한 기구적인 제한이 따르며, 저진공영역 즉, 수 토르(Torr)에서 세정이 이루어지는 특성상 진공챔버 내에서의 압력변화가 쉬운 환경으로 플라즈마 세정 장치의 전원 입력값에 대한 불안정 때문에 세정이 되지 않거나 또는 피세정물에 매쉬 형상의 자국이 남게되어 불량의 원인이 되며, 매쉬가 클 경우 매쉬 자체의 평탄도가 고르지 않아 특히 대면적의 피세정물의 세정시에 부분적인 세정과 과세정으로 인하여 매쉬 자국이 생기거나 또는 부분적으로 세정이 되지 않는 경우가 발생하고 있다.
또한 사출물과 같은 일정 형상을 가지는 피세정물에 대한 측면 세정에 어려움이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 종래의 매쉬를 이용한 플라즈마 세정 장치에서 피세정물과 플라즈마 발생부인 매쉬와의 한정된 거리 제한으로 인한 플라즈마 세정 장치의 구조적인 어려움을 극복하고자 한다.
특히, 대면적의 피세정물인 경우 평면과 측면의 균일도를 맞출 수 없게 되어 세정 공정의 수행시에 세정의 균일성이 떨어지는 문제점을 해결하며, 또한 피세정물에 매쉬 형상의 자국이 남게되어 생산물의 불량이 발생되는 문제점을 해결하고자 한다.
상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 박막 제조를 위해서 사용하는 스퍼터, 진공증착 및 PE CVD 장치에서 박막의 밀착력 증대를 위해 구성되는 플라즈마 세정장치에 있어서, 판상 형태의 기준 전극인 에노드시트; 상기 에노드시트와 이격되어 매쉬그리드 형태의 상대 전극인 매쉬 전극; 상기 에노드시트의 배면에 위치되어 자장(magnetic field)을 형성시키는 마그네틱; 및 플라즈마 발생을 위하여 상기 에노드시트와 매쉬 전극에 직류 또는 교류 전원을 공급하는 전원공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치이다.
바람직하게는 상기 마그네틱은, 제1 마그네틱; 및 상기 제1 마그네틱과 이격되어, 상기 매쉬 전극을 향하는 면이 상기 제1 마그네틱과 다른 극성을 띄고 상기 제1 마그네틱을 둘러싸며 형성된 제 2 마그네틱을 포함할 수 있다.
나아가서 피세정물이 위치되는 내부 공간을 형성하는 챔버벽체; 상기 챔버벽체와 결합되어 상기 내부 공간을 진공으로 형성하며, 상기 내부 공간에 위치된 피세정물에 대향하여 상기 피세정물과 이격되어 위치되는 챔버 플렌지를 포함하며, 상기 챔버 플렌지의 상부로 에노드시트가 위치되고, 상기 에노드시트의 상부로 매쉬 전극이 위치되며, 상기 에노드시트의 배면에 상기 마그네틱이 위치될 수 있다.
바람직하게는 상기 제1 마그네틱은 상기 매쉬 전극을 향하는 면이 음극을 띄고, 상기 제2 마그네틱은 상기 매쉬 전극을 향하는 면이 양극을 띄며, 상기 제1 마그네틱 및 제2 마그네틱이 삽입되어 그 형태를 고정시키기 위한 마그네틱 홀더를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 에노드시트는, 몰리브덴으로 형성되거나 스텐레스스틸 시트에 몰리브덴을 코팅하여 형성될 수 있다.
나아가서 상기 마그네틱은 영구 자석으로 형성되거나 또는 전자석으로 형성될 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 매쉬 전극은, 복수개의 와이어가 서로 교차되어 형성된 매쉬그리드 형태로서, 상기 복수개의 와이어가 서로 교차되는 각각의 교차지점은 용접되어 교차되는 서로 교차되는 와이어가 서로 접하도록 형성될 수 있다.
또한 상기 에노드시트는 비자성체 물질로 형성시키는 것이 바람직하다.
나아가서 상기 챔버 플렌지에 결합되어 상기 에노드시트를 상기 챔버 플렌지와 이격시켜 지지하기 위한 제1 지지대; 상기 에노드시트에 결합되어 상기 매쉬 전극을 상기 에노드시트와 이격시켜 지지하기 위한 제2 지지대를 포함하며, 상기 제1 지지대 및 제2 지지대는 절연체로 형성될 수 있다.
한걸음 더 나아가서 상기 전원공급수단은, 상기 챔버 플렌지 및 에노드시트를 관통하여 상기 매쉬 전극에 연결되어 상기 매쉬 전극에 전원을 공급하되, 상기 챔버 플렌지 및 에노드시트와 접하는 부위가 절연체로 코팅된 피드스로우를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 매쉬를 이용한 플라즈마 세정 장치에서 마그네틱 자장필드를 이용한 매쉬가속형 플라즈마를 통해 피세정물과 플라즈마 발생부인 매쉬와의 거리 제한에 따른 구조적인 어려움을 해결할 수 있으며, 다양한 형상을 가진 피세정물에 대한 세정 공정을 효과적으로 수행할 수 있다.
특히, 세정 공정의 수행시에 세정의 균일성을 높이고 또한 피세정물에 매쉬 형상의 자국이 남게되어 생산물의 불량이 발생되는 문제점을 제거할 수 있다.
도 1은 양극성 펄스 전원에 의한 물리적 플라즈마 세정 원리를 도시하며,
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 세정 장치의 실시예에 대한 단면도를 도시하며,
도 3은 상기 도 2에 도시된 본 발명에 따른 플라즈마 세정 장치의 실시예에서 본 발명의 주요 구성 요소들을 분리 도시한 사시도이며,
도 4는 상기 도 2에 도시된 본 발명에 따른 플라즈마 세정 장치의 실시예에서 구성 요소들의 결합도를 나타내며,
도 5a는 본 발명에 따른 자장발생수단이 배치되지 않은 플라즈마 세정 장치의 동작도를 도시하며,
도 5b는 본 발명에 따른 자장발생수단이 배치된 플라즈마 세정 장치의 동작도를 도시한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 매쉬 전극과 에노드시트 사이에 전원을 인가하여 방전을 통한 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 세정 장치로서, 기준 전극인 에노드시트의 배면에 마그네틱을 배치시켜 자장에 의한 고밀도 플라즈마 환경을 만들 수 있는 매쉬가속형 플라즈마 세정 장치이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 세정 장치의 실시예에 대한 단면도를 도시한다.
상기 도 2에 도시된 본 발명에 따른 실시예를 통해 본 발명의 구성을 살펴보면, 챔버벽체(50)와 챔버 플렌지(180)가 서로 밀착하여 결합되어 피세정물이 위치하는 진공의 내부 공간(C)이 형성되며, 형성된 내부 공간(C) 상에 피세정물을 고정시키기 위한 파지수단(110)에 피세정물(10)이 장착되게 된다.
챔버 플렌지(180)의 상부로 챔버 플렌지(180)와 이격되어 기준 전극인 에노드시트(140)가 위치되고, 에노드시트(140)의 상부로 에노드시트(140)와 이격되어 상대 전극인 매쉬 전극(120)이 위치된다.
챔버 플렌지(180) 상에 에노드시트(140)와 매쉬 전극(120)을 고정시키기 위하여, 챔버 플렌지(180)와 결합되어 에노드시트(140)를 챔버 플렌지(180)와 이격시켜 지지하기 위한 제1 지지대(150)가 설치되고, 또한 에노드시트(140)와 결합되어 매쉬 전극(120)을 에노드시트(140)와 이격시켜 지지하기 위한 제2 지지대(130)가 설치된다.
여기서 제1 지지대(150)는 에노드시트(140)와 챔버 플렌지(180)를 전기적으로 연결시키기 위하여 전도체를 이용하여 형성시키고, 제2 지지대(130)는 매쉬 전극(120)과 에노드시트(140)가 전기적으로 연결되지 않도록 절연체를 이용하여 형성시킨다.
그리고 전원공급수단(60)이 에노드시트(140)와 매쉬 전극(120)에 직류 또는 교류의 전원을 인가하여 에노드시트(140)와 매쉬 전극(120) 사이에 방전이 발생됨으로써 주입된 아르곤 가스, 산소 가스 또는 산소-아르곤 가스 등의 반응 가스의 이온화에 따른 전자방출로 플라즈마 환경이 생성되게 된다.
여기서 전원공급수단(60)은 하나의 단자가 챔버 플렌지(180)에 연결되고 다른 한 단자는 피드스로우(170)에 연결되는데, 상기 도 2의 하부에 도시된 확대 부분은 본 발명에 있어서 피드스로우(170)를 통한 전원 공급 구성을 도시한다.
전원공급수단(60)의 다른 한 단자와 연결된 피드스로우(170)는 챔버 플렌지(180) 및 에노드시트(140)를 관통하여 매쉬 전극(120)과 연결되어 매쉬 전극(120)에 전원을 공급하며, 피드스로우(170)를 통해 챔버 플렌지(180) 및 에노드시트(140)에 전원이 공급되지 않도록 피드스로우(170)의 외면(173)은 테프론(teflon) 등의 절연체로 코팅되어 있다.
그리고 전원공급수단(60)의 한 단자는 챔버 플렌지(180)와 연결되며, 챔버 플렌지(180)는 제1 지지대(150)를 통해 에노드시트(140)와 전기적으로 연결되어 전원공급수단(60)이 에노드시트(140)에 전원을 공급할 수 있다.
이와 같은 전원공급수단(60)의 구성을 다른 측면에서 살펴보면, 전원공급수단(60)은 피드스로우(170)를 통해 매쉬 전극(120)에 전원을 공급하고, 에노드시트(140)는 챔버 본체의 부분인 챔버 플렌지(180)에 연결되어 접지됨으로써 매쉬 전극(120)과 에노드시트(140) 간에 전위차가 발생될 수 있다.
나아가서 피세정물의 세정을 위한 반응 가스를 주입하는 사항 및 그 구성은 플라즈마 세정 장치에서 일반적인 사항 및 구성이며 본 발명의 특징적인 구성부가 아니므로 상기 도 2 및 이하에서 살펴볼 본 발명에 따른 실시예의 도면에서 생략하였으며, 본 발명의 주된 특징에 대한 효과적인 설명을 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 주된 특징은, 자장에 의한 더욱 밀도가 높은 매쉬가속형 플라즈마를 만들기 위하여 자장발생수단(200)을 배치시키는 점인데, 상기 도 2에 도시된 실시예에서는 에노드시트(140)의 배면에 마그네틱(210,220)을 포함한 자장발생수단(200)이 배치되어 있다.
본 발명의 주된 특징인 자장발생수단(200)의 형태와 구성을 이하에서 자세히 살펴보기로 한다.
도 3은 상기 도 2에 도시된 본 발명에 따른 플라즈마 세정 장치의 실시예에서 본 발명의 주요 구성 요소들을 분리 도시한 사시도이다.
상기 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 주요 구성 요소들을 살펴보면, 챔버 플렌지(180)에 제1 지지대(150)가 결합되고 제1 지지대(150)에 에노드시트(140)가 결합된다. 에노드시트(140)는 제1 지지대(150)에 의해 챔버 플렌지(180)와 일정간격 이격되어 고정 지지된다.
그리고 에노드시트(140)의 배면 상의 제1 지지대(150)에 의해 형성되는 공간에는 자장발생수단(200)이 설치되는데, 자장발생수단(200)은 제1 마그네틱(220)과 제2 마그네틱(210)을 포함하며, 제1 마그네틱(220)과 제2 마그네틱(210)은 서로 일정간격 이격되어 제2 마그네틱(210)이 제1 마그네틱(220)을 둘러싸도록 형성시킨다.
특히, 제1 마그네틱(220)과 제2 마그네틱(210)은 매쉬 전극(120)을 향하는 면의 극성이 서로 다르게 형성되도록 위치되는데, 가령 제1 마그네틱(220)에서 매쉬 전극(120)을 향하는 면은 음극을 가지고, 제2 마그네틱(210)에서 매쉬 전극(120)을 향하는 면은 양극을 가지도록 하여, 서로 다른 극성을 띠도록 배치시키는 것이 바람직하다.
여기서 제1 마그네틱(220)과 제2 마그네틱은(210)은 영구 자석을 이용하거나 전자석을 이용하여 형성시킬 수 있으며, 또한 제1 마그네틱(220)및 제2 마그네틱(210)은 각각 같은 선상에 같은 극성을 갖는 여러개의 영구 자석이 배열되어 배치되는 형태로 설치될 수도 있다. 가령 상기 도 3에 도시된 바와 같이 제1 마그네틱(220)은 매쉬 전극(120)을 향하는 면이 음극인 여러개의 영구 자석이 배열되어 배치되고, 제2 마그네틱(210)은 매쉬 전극(120)을 향하는 면이 양극인 여러개의 영구 자석이 배열되어 배치될 수 있다.
이와 같이 여러개의 영구 자석이 같은 선상에서 동일 극성을 가지도록 배열되어 배치되는 경우에, 동일 극성에 대한 척력으로 인접한 자석을 밀어내려는 성질이 발생하므로 각각의 자석들의 그 형태를 유지시키기 위하여 각각의 자석을 마그네틱 홀더(230)에 삽입시켜 고정시키는 것이 바람직하다.
또한 제1 마그네틱(220)과 제2 마그네틱(210)은 같은 선상이 서로 다른 극성을 가져 서로 끌어당기는 인력이 발생되기 때문에 마그네틱 홀더(230)로 제1 마그네틱(220)과 제2 마그네틱(210) 간의 서로 일정간격을 유지시켜 고정시키게 된다.
이와 같이 제1 마그네틱(220)과 제2 마그네틱(210)이 삽입된 마그네틱 홀더(230)가 에노드시트(140)의 배면에 설치되게 된다.
그리고 에노드시트(140)에 제2 지지대(130)가 결합되고, 제2 지지대(130)에 매쉬 전극(120)이 결합되어, 제2 지지대(130)에 의해 에노드시트(140)와 매쉬 전극(120)이 일정간격 이격되어 고정되게 된다.
여기서 에노드시트(140)와 매쉬 전극(120)간이 서로 전기적으로 절연되어 에노드시트(140)와 매쉬 전극(120) 사이의 전압차에 의한 방전이 발생되도록 제2 지지대(130)는 세라믹 등의 절연체로 형성시키는 것이 바람직하며, 앞서 살펴본 바와 같이 제1 지지대(150)는 챔버 본체의 부분인 챔버 플렌지(180)를 통해 에노드시트(140)를 접지시키거나 또는 전원을 공급하기 위하여 전도체로 형성되는 것이 바람직하다.
피드스로우(170)는 상기 도 2에서 살펴본 바와 같이 챔버 플렌지(180)에 관통하도록 장입시켜 매쉬 전극(120)에 전원을 공급할 수 있으며, 또한 피드스로우(170)는 마그네틱 홀더(230) 및 에노드시트(140)를 관통하여 매쉬 전극(120)까지 연결된다. 여기서 피드스로우(170)에 의한 전원이 챔버 플렌지(180) 및 에노드시트(140)에 공급되지 않도록 피드스로우(170)의 둘레(173)가 절연체로 코팅된다.
또한 챔버 내부의 진공 공간을 유지시키기 위하여 피드스로우(170)를 챔버 플렌지(160)에 장입시에 오링플렌지(171)가 체결되도록 하며, 고정 플렌지(175)를 이용하여 피드스로우(170)를 챔버 플렌지(180)에 고정시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 자장발생수단(200)에 의하면, 반응가스를 주입하고 매쉬 전극(120)과 에노드시트(140)에 전원을 인가하여 방전시키면 두 전극 사이에서 플라즈마가 발생하게 되는데, 이때 플라즈마에 이온화된 반응가스의 전자들이 기준 전극인 에노드시트(140)의 배면에 위치한 마그네틱(210,220)의 자장 필드에 구속되어 회전운동을 하게 되므로 보다 밀도가 높고 매쉬가속형인 플라즈마를 얻을 수 있게 된다.
이렇게 얻어진 매쉬가속형 플라즈마에 피세정물을 노출시켜 더욱 밀착력이 증대된 전처리 작업을 수행할 수 있다.
나아가서 에노드시트(140)의 배면에 배치된 자장발생수단(200)의 마그네틱(210,220)에 의한 자장필드가 원활하게 에노드시트(140)를 통과하기 위하여 에노드시트(140)는 비자성체 물질로 형성시키는 것이 바람직하다.
또한 피세정물의 세정 공정 수행시에 자장 필드에 구속된 전자들 중 플러스 전극인 기준전극 에노드시트(140)가 마이너스 전자의 충돌로 인하여 스퍼터링이 되어 박리된 성분이 피세정물에 코팅되는 현상이 발생되는데, 이를 방지하기 위하여 스퍼터링에 의해 박리가 잘 되지 않는 경질의 재료인 몰리브덴으로 에노드시트(140)를 제조하거나 또는 스텐레스스틸 시트에 몰리브덴을 용사 코팅하여 에노드시트(140)를 제조함으로써 에노드시트(140)의 스퍼터링을 최소화시킬 수 있다.
나아가서 매쉬 전극(120)은 복수개의 와이어가 교차되어 형성된 매쉬그리드 형태를 갖는데, 매쉬그리드를 형성하고 있는 와이어 교차부의 구조에 따라서 안정적인 플라즈마 발생을 유지시킬 수 없는 문제가 발생되기 한다. 즉, 매쉬그리드의 교차부 와이어들의 접촉이 일률적이지 못하여 서로 접촉되지 않고 떠 있는 부위가 발생되는 경우에 전기적인 특성상 이러한 부위에 아크 발생 빈도가 크며 안정되고 균일한 플라즈마를 얻을 수 없게 된다. 또한 아크에 의한 불순물이 세정시 피세정물에 영향을 주어 핀홀 발생 등 불량의 원인이 되므로 안정적인 전류의 흐름을 위하여 본 발명에서는 매쉬 전극(120)의 복수개의 와이어가 서로 교차되는 교차지점을 용접하여 서로 교차되는 와이어의 뜨는 현상이 발생되지 않도록 형성시켜 상기의 문제점을 해결할 수 있다.
도 4는 상기 도 2에 도시된 본 발명에 따른 플라즈마 세정 장치의 실시예에서 구성 요소들의 결합도를 나타낸다.
상기 도 4에 도시된 본 발명의 주요 구성 요소들은 챔버 플렌지(180)를 기준 베이스 기판으로 하여, 에노드시트(140), 매쉬 전극(120) 및 자장발생수단(200) 등이 챔버 플렌지(180)에 유기적으로 결합되어 하나의 유닛인 일체형으로 제조될 수 있다.
이와 같은 일체형 챔버 플렌지(180)는 상기 도 5에 도시된 바와 같이 챔버 벽체(50)와 결합되어 본 발명에 따른 플라즈마 세정 장치를 구성할 수 있으며, 상기 도 4에는 도시되지 않았지만, 챔버 플렌지(180)와 챔버 벽체(50)의 결합으로 형성되는 내부 공간의 진공 상태를 유지시키기 위하여 챔버 플렌지(180)와 챔버 벽체(50)는 오링 등의 실링 부재를 이용하여 밀착될 수 있는 것은 당연하다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 세정 장치의 구성들을 일체화시켜 박막 제조 장비 설계시에 구조적인 어려움을 극복하고 장비의 문제 발생시에 정비 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 세정장치는 내부공간을 가지는 진공챔버 내에서 피세정물이 플라즈마 세정장치와 같은 라인선상 또는 제자리축에서 회전하는 동안 메쉬가속형 플라즈마를 상기 피세정물에 반복 노출시켜 세정이 이루어지도록 하는 플라즈마 세정장치이다.
이하에서는 상기 도 2 내지 도 4에 도시된 본 발명에 따른 실시예의 동작 및 그 효과를 살펴보기로 한다.
도 5a는 본 발명에 따른 자장발생수단이 배치되지 않은 플라즈마 세정 장치의 동작도를 도시하며,도 5b는 본 발명에 따른 자장발생수단이 배치된 플라즈마 세정 장치의 동작도를 도시한다.
상기 도 5a에 도시된 자장발생수단이 배치되지 않은 플라즈마 세정 장치는 본 발명에 따른 실시예와 유사하게 피세정물(10)이 장착되어 위치하는 내부 공간(c)을 형성하는 챔버 벽체(50)에 에노드시트(14)와 매쉬 전극(12)이 지지대(13)를 통해 일정 간격 이격되어 설치되어 있으며, 전원공급수단(60)을 통해 에노드시트(14)와 매쉬 전극(12) 간에 전위차에 의한 방전이 발생되어 플라즈마 환경이 생성되게 된다.
그러나 상기 도 5a와 같은 플라즈마 세정 장치의 경우에는 플라즈마 발생부인 매쉬 전극(12)과 장착된 피세정물(10) 사이의 이격 거리(a)가 일정거리로 제한되며, 상기 이격 거리(a)에서 플라즈마(e)에 의한 세정이 이루어진다. 여기서 통상적으로 상기 이격 거리(a)는 20 ~ 40mm로 제한되며 그 이상 거리로 이격되는 경우에는 효과적인 세정 공정이 수행되지 않게 된다.
도 5b와 같은 본 발명에 따른 자장발생수단이 배치된 플라즈마 세정 장치의 경우에는 에노드시트(140)의 배면에 배치된 자장발생수단(200)에 구비된 제1 마그네틱(220)과 제2 마그네틱(210)에 의해 자장필드가 형성되며, 이 자장필드가 형성된 높이만큼 고밀도 플라즈마(e)가 만들어지게 되어 매쉬 전극(120)과 장착된 피세정물(10) 사이의 이격 거리(A)가 더 늘어나게 되는데, 그 이격 거리(A)의 범위는 20 ~ 100mm로, 자장발생수단이 설치되지 않은 플라즈마 세정장치의 이격 거리(a) 범위보다 휠씬 먼 위치에 피세정물을 장착시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 자장발생수단을 구비한 플라즈마 세정 장치는 매쉬 전극(120)과 장착된 피세정물(10) 간의 이격 거리(A)를 더 늘리므로써 매쉬 전극(120)의 그리드를 형성하는 와이어 매쉬의 특성상 평탄도를 유지하기 힘든 현상을 극복할 수 있게 된다. 또한 다양한 굴곡을 갖는 피세정물에 대한 세정 공정의 수행시에도 효과적인 세정 작업을 수행할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 매쉬를 이용한 플라즈마 세정 장치에서 마그네틱 자장필드를 이용한 매쉬가속형 플라즈마를 통해 피세정물과 플라즈마 발생부인 매쉬와의 거리 제한에 따른 구조적인 어려움을 해결할 수 있으며, 다양한 형상을 가진 피세정물에 대한 세정 공정을 효과적으로 수행할 수 있다.
특히, 세정 공정의 수행시에 세정의 균일성을 높이고 또한 피세정물에 매쉬 형상의 자국이 남게되어 생산물의 불량이 발생되는 문제점을 제거할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 피세정물,
50 : 챔버 벽체, 60 : 전원공급수단,
120 : 매쉬 전극, 130 : 제2 지지대,
140 : 에노드시트, 150 : 제1 지지대,
180 : 챔버 플렌지, 170 : 피드스로우,
200 : 자장발생수단,
210 : 제2 마그네틱, 220 : 제1 마그네틱,
230 : 마그테틱 홀더.

Claims (11)

  1. 박막 제조를 위해서 사용하는 스퍼터, 진공증착 및 PE CVD 장치에서 박막의 밀착력 증대를 위해 구성되는 플라즈마 세정장치에 있어서,
    판상 형태의 기준 전극인 에노드시트;
    상기 에노드시트와 이격되어 매쉬그리드 형태의 상대 전극인 매쉬 전극;
    상기 에노드시트의 배면에 위치되어 자장(magnetic field)을 형성시키는 마그네틱; 및
    플라즈마 발생을 위하여 상기 에노드시트와 매쉬 전극에 직류 또는 교류 전원을 공급하는 전원공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마그네틱은,
    제1 마그네틱; 및
    상기 제1 마그네틱과 이격되어, 상기 매쉬 전극을 향하는 면이 상기 제1 마그네틱과 다른 극성을 띠고 상기 제1 마그네틱을 둘러싸며 형성된 제 2 마그네틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    피세정물이 위치되는 내부 공간을 형성하는 챔버벽체;
    상기 챔버벽체와 결합되어 상기 내부 공간을 진공으로 형성하며, 상기 내부 공간에 위치된 피세정물에 대향하여 상기 피세정물과 이격되어 위치되는 챔버 플렌지를 포함하며,
    상기 챔버 플렌지의 상부로 에노드시트가 위치되고, 상기 에노드시트의 상부로 매쉬 전극이 위치되며, 상기 에노드시트의 배면에 상기 마그네틱이 위치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 마그네틱은 상기 매쉬 전극을 향하는 면이 음극을 띄고,
    상기 제2 마그네틱은 상기 매쉬 전극을 향하는 면이 양극을 띄며,
    상기 제1 마그네틱 및 제2 마그네틱이 삽입되어 그 형태를 고정시키기 위한 마그네틱 홀더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에노드시트는,
    몰리브덴으로 형성되거나 스텐레스스틸 시트에 몰리브덴을 코팅하여 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네틱은 영구 자석으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네틱은 전자석으로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매쉬 전극은,
    복수개의 와이어가 서로 교차되어 형성된 매쉬그리드 형태로서,
    상기 복수개개 와이어가 서로 교차되는 각각의 교차지점은 용접되어 서로 교차되는 와이어가 서로 접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에노드시트는 비자성체 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 플렌지에 결합되어 상기 에노드시트를 상기 챔버 플렌지와 이격시켜 지지하며, 전도체로 형성된 제1 지지대;
    상기 에노드시트에 결합되어 상기 매쉬 전극을 상기 에노드시트와 이격시켜 지지하며, 절연체로 형성된 제2 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 전원공급수단은,
    상기 챔버 플렌지 및 에노드시트를 관통하여 상기 매쉬 전극에 연결되어 상기 매쉬 전극에 전원을 공급하되,
    상기 챔버 플렌지 및 에노드시트와 접하는 부위가 절연체로 코팅된 피드스로우를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정장치.
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