KR20150105814A - 마스크 세정 장치 및 마스크 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 마스크 세정 장치는 세정이 수행되는 공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 외부에 연결되어 있는 플라즈마 소스, 상기 챔버 내부에 수용되며, 상기 플라즈마 소스로부터 주입된 활성종을 전리시키는 상부 전극, 그리고 상기 상부 전극에서 전리된 활성종이 가속되어 세정되는 마스크가 거치되는 하부 전극을 포함한다.

Description

마스크 세정 장치 및 마스크 세정 방법{DEVICE AND METHOD FOR CLEANSING MASK}
본 발명은 마스크 세정 장치 및 마스크 세정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스 또는 평판 디스플레이(flat panel display, FPD)는 실리콘 웨이퍼 기판 또는 유리 기판에 다양한 제조 공정을 수행한다. 이러한 제조 공정은 마스크를 이용하여 유기 증착막 및 금속 배선 등의 패터닝 과정을 포함한다. 이때 마스크에는 패터닝 과정에서 발생된 잔류 오염물 등이 표면에 부착될 수 있어 세정 공정이 요구된다.
특히 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display)는 내화학성이 취약한 유기 물질로 이루어진 층을 형성할 때, 유기 물질을 기화한 후 유기 발광 표시 소자 증착용 마스크를 이용하여 선택적으로 기판에 증착을 한다. 이때 마스크 표면에는 유기 물질이 증착되기 때문에 정확한 공정을 위하여 마스크를 세정이 필수적이다.
종래에 이러한 마스크 세정 공정은 화학적 수세 방식으로 특수 유기 용제를 사용하였다. 그러나 이러한 방법은 안전 및 환경상 문제가 발생할 여지가 있으며, 화학적 수세 후 발생하는 폐기물을 처리하는 비용도 크다. 또한 마스크 세정을 위하여 증착 챔버가 진공 분위기에서 벗어나고, 세정 후 마스크를 증착 챔버에 재장입 시 다시 진공 분위기를 조성해야 하는 시간적인 소요가 크다 또한, 세정을 위해 대기 중에 노출된 마스크는 대기 중의 입자 등에 의한 재오염될 가능성이 높다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마스크가 장입되어 있는 챔버의 진공 분위기를 유지하면서 플라즈마를 이용한 건식 세정을 효율적으로 수행할 수 있는 마스크 세정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 세정이 수행되는 공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 외부에 연결되어 있는 플라즈마 소스, 상기 챔버 내부에 수용되며, 상기 플라즈마 소스로부터 주입된 활성종을 전리시키는 상부 전극, 그리고 상기 상부 전극에서 전리된 활성종이 가속되어 세정되는 마스크가 거치되는 하부 전극을 포함한다.
상기 상부 전극은, 내부 공간이 형성되어 있으며, 상기 내부 공간을 통하여 활성종이 상기 하부 전극을 향하여 분사될 수 있다.
상기 상부 전극은, 상부면을 포함하며, 상기 상부면에는 상기 플라즈마 소스와 연결된 유입구가 형성되어 있을 수 있다.
상기 내부 공간으로 상기 유입구에 부착되어 있는 기체 확산부를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 전극은, 하부면을 포함하며, 상기 하부면에는 상기 내부 공간에 있는 상기 활성종을 분사하는 복수의 배출구가 형성되어 있을 수 있다.
상기 복수의 배출구 각각은, 공정 기체의 종류 및 조합에 따라 형태가 결정될 수 있다.
상기 복수의 배출구 각각은, 원통형의 제1 영역, 상기 제1 영역보다 좁은 직경을 갖는 원통형의 제2 영역 및 원뿔대 형태의 제3 영역을 포함할 수 있다.
상기 상부 전극과 상기 챔버의 절연 상태를 유지하는 절연부를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 전극에는 RF 전원이 인가될 수 있다.
상기 하부 전극에는 냉각수가 흐르는 냉각 라인이 형성되어 있을 수 있다.
상기 하부 전극은 상하로 이동 가능할 수 있다.
상기 하부 전극에는 직류 전원, 직류 펄스 전원 또는 RF 전원이 인가될 수 있다.
영구 자석이 장착되어 있는 보조 스테이지를 더 포함할 수 있다.
상기 보조 스테이지는 상하로 이동 가능하여, 상기 하부 전극과 상기 마스크를 밀착시킬 수 있다.
상기 하부 전극에 상기 마스크가 거치 되기 전에 상기 마스크를 거치하는 리프트 핀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 세정 방법은 마스크 세정 장치가 마스크를 세정하는 방법으로서, 리프트 핀 위에 상기 마스크를 위치시키는 단계, 하부 전극이 상기 리프트 핀 보다 높은 위치로 상승하여 상기 마스크를 거치하는 단계, 보조 스테이지가 상승하여 상기 하부 전극과 상기 마스크를 밀착 시키는 단계, 그리고 상기 마스크 위로 활성종을 분사하여 상기 마스크를 세정하는 단계를 포함한다.
상기 세정하는 단계는, 상부 전극의 내부 공간으로 활성종을 주입하는 단계, 상기 상부 전극의 하부에 형성되어 있는 복수의 배출구를 통하여 상기 활성종을 분사하는 단계, 그리고 상기 활성종이 전리되어 상기 하부 전극으로 가속되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 세정하는 단계는, 상기 하부 전극의 내부를 흐르는 냉각수가 상기 마스크를 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보조 스테이지에는 영구 자석이 장착되어 있을 수 있다.
본 발명에 따르면 마스크가 장입되어 있는 챔버의 진공 분위기를 유지하면서 플라즈마를 이용한 마스크의 건식 세정을 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치의 상부 전극을 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치의 상부 전극을 도시하는 다른 사시도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치의 일부를 상세하게 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치의 상부 전극에 형성되어 있는 홀을 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 마크스 세정 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7 내지 도 10은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 방법의 일부 단계를 설명하는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 도면을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치 및 세정 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치의 단면도이다.
도 1을 참고하면, 마스크 세정 장치(100)는 챔버(110), 챔버(110) 외부에 장착되는 플라즈마 소스(120), 챔버(110) 내부에 수용되는 상부 전극(130), 상부 전극(130)과 마주하며 마스크(200)를 거치하는 하부 전극(140), 보조 스테이지(170), 이동부(180) 및 리스트 핀(51, 52)을 포함한다.
챔버(110)는 마스크(200)가 장입되어 세정 공정이 이루어지는 공간을 제공하며, 플라즈마 소스(120)와 연결부(20)를 통하여 연결되어 있다.
플라즈마 소스(120)는 챔버(110)의 상부에 위치하며, 공정 기체를 주입받아 마스크 세정용 플라즈마를 발생시키며, 플라즈마로부터 발생된 높은 밀도의 화학적 활성종을 화살표(21)과 같이 연결부(20)를 통하여 챔버(110) 내부로 주입시킨다. 이때 플라즈마 소스(120)가 주입받는 공정 기체는 O2, N2, Ar, He 및 NF3을 포함하는 플로오린 계열의 기체 및 이들의 혼합 기체를 포함한다.
상부 전극(130)은 연결부(20)를 통하여 플라즈마 소스(120)와 연결되어 있으며, 내부 공간(30)을 포함하는 형태로서, 그 크기가 마스크(200)의 크기보다 클 수 있다. 상부 전극(130)에는 RF(radio frequency) 전원(135)이 인가되며, 플라즈마 소스(120)로부터 주입된 활성종을 다시 한번 전리시킨다. 이때 인가되는 RF의 주파수는 플라즈마 밀도 및 화학적 활성도 밀도를 고려하여 결정되며, 예를 들어 400kHz 내지 50MHz일 수 있다.
한편 상부 전극(130)의 주변은 절연부(150)로 둘러싸여 있으며, 이로써 상부 전극(130)은 챔버(110)와 절연 상태를 유지할 수 있다. 절연부(150)는 상부 전극(130)이 챔버(130) 등의 다른 부분과 불필요한 방전을 유발하는 것을 방지할 수 있다. 이때 절연부(150)는 절연체 부재이거나, 상부 전극(130)을 산화 피막 처리(anodizing)한 부재일 수 있다.
하부 전극(140) 위에 거치되는 마스크(200)는 유기 발광 다이오드 제조 시 사용되는 소정의 패턴이 형성되어 있으며, 철과 니켈의 합금인 인바(invar)로 이루어질 수 있다. 마스크(200)의 외측에는 마스크 프레임(80)이 구비될 수 있다.
하부 전극(140)은 상부 전극(150)과 공간(10)을 사이에 두고 마주하여 이격되어 있으며, 마스크(200)를 거치하는 스테이지 역할을 한다. 하부 전극(140)은 직류 전원, 직류 펄스 전원 또는 RF 전원이 연결되어 있다. 하부 전극(140)에 전류가 인가되면 챔버(110) 내 공간(10)에 발생된 플라즈마 대전 입자가 상부 전극(130)에서 하부 전극(140) 쪽으로 가속된다. 하부 전극(140)의 표면에는 필요에 따라 절연막(도시하지 않음)이 형성되어 있을 수 있다.
한편 하부 전극(140)의 내부에는 냉각 라인(40)이 형성되어 냉각수(process cooling water, PCW)가 흐를 수 있다. 냉각수는 마스크의 승온 방지를 위하여 마스크(200) 및 마스크 프레임(80)을 냉각시킨다.
또한 하부 전극(140)은 다리(41, 42)를 포함하며, 다리(41, 42)는 연장 가능하여 하부 전극(140)을 상하로 이동시킬 수 있으며, 상부 전극(130)과 하부 전극(140) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
보조 스테이지(170)은 내부에 영구 자석(70)을 포함하며, 이동부(180)에 부착되어 상하 이동이 가능하다. 보조 스테이지(170)는 하부 전극(140)과 마스크(200)가 밀착되고 접촉 면적을 극대화 시켜 세정 공정 진행 중에 마스크(200)의 냉각이 효과적으로 이루어지도록 한다.
이동부(180)는 보조 스테이지(170)를 상하로 움직이게 하며, 마스크(200)의 크기에 따라 보조 스테이지 중앙의 단일축으로 구성되거나 스테이지 휨 방지용 복합축으로 구성될 수도 있다.
리프트 핀(51, 52)은 챔버(110) 내부의 아래쪽에 위치하며, 마스크(200)가 하부 전극(140)에 부착되기 전에 마스크(200)를 거치한다.
이제 도 2 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치의 상부 전극에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치의 상부 전극을 도시하는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치의 상부 전극을 도시하는 다른 사시도이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치의 일부를 상세하게 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치의 상부 전극에 형성되어 있는 홀을 도시하는 단면도이다.
상부 전극(130)은 내부 공간(30)이 형성되어 있는 직육면체 형태이며, 도 2와 같이 상부면(31)에는 유입구(32)가 형성되어 있다. 유입구(32)에는 연결부(20)를 통하여 플라즈마 소스(120)로부터 활성종을 주입받는다. 유입구(32) 주변에는 기체 확산부(35)가 장착되어 있으며, 기체 확산부(35)는 유입구(32)로 주입된 활성종을 상부 전극(130)의 내부 공간(30)에 균일하게 확산시킨다.
도 3을 참고하면, 상부 전극(130)의 하부면(33)에는 복수의 배출구(34)가 형성되어 있다. 배출구(34)는 활성종을 상부 전극(130)의 내부 공간(30)으로부터 상부 전극(130)과 하부 전극(140) 사이의 공간(10)으로 균일하게 배출시킨다.
도 5를 참고하면, 배출구(34)는 원통형의 제1 영역(41), 제1 영역(41) 보다 좁은 직경을 갖는 원통형의 제2 영역(42) 및 원뿔을 평면으로 절단한 원뿔대 형태의 제3 영역(43)을 포함할 수 있다. 배출구(34)의 이러한 형태는 사용하는 공정 기체의 종류 및 그 조성비에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
즉, 상부 전극(130)의 내부 공간(30)은 활성종이 챔버(110) 내부로 균일하게 분사되도록 버퍼 탱크 역할을 수행하며, 하부면(33)에 형성된 복수의 배출구(34)를 통하여 활성종이 균일하게 분사되도록 한다.
이제 도 6 내지 도 10을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치의 동작에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 마크스 세정 방법을 도시하는 흐름도이며, 도 7 내지 도 10은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 방법의 일부 단계를 설명하는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 마스크 세정 장치(100)는 대기 상태를 유지한다(S610). 이때 마스크 세정 장치(100) 내에 마스크(200)는 위치하지 않은 상태이며, 하부 전극(140)은 리프트 핀(51, 52) 보다 낮은 높이 상태이며, 보조 스테이지(170)는 하부 전극(140)으로부터 이격된 상태를 유지한다.
이어서 도 8과 같이 리프트 핀(51, 52) 위에 마스크(200)를 위치시킨다(S620). 이때 하부 전극(140) 및 보조 스테이지(170)는 도 7의 상태와 동일하다.
그런 후 도 9와 같이 하부 전극(140)의 다리(41, 42)가 리프트 핀(51, 52) 보다 높은 위치로 상승하여 하부 전극(140)의 전면 위에 마스크(200)가 거치된다(S630). 따라서 마스크(200)은 리프트 핀(51, 52)로부터 떨어진다. 이때 하부 전극(140)의 상승 높이는 세정에 필요한 에너지를 고려한 상부 전극(130)과의 거리에 맞추어 결정된다.
이어서 도 10과 같이 이동부(180)가 상승하여 보조 스테이지(170)를 하부 전극(140)에 접촉시킴으로써, 하부 전극(140)과 마스크(200)를 밀착시킨다(S640). 이러한 상태가 도 1과 같은 도면의 상태와 동일하다.
이어서 플라즈마 소스(120)로부터 활성종이 상부 전극(130)의 유입구(32)를 통하여 상부 전극(130)의 내부 공간(30)으로 주입된다(S650). 그리고 상부 전극(130)의 내부 공간(30)으로 주입된 활성종은 복수의 배출구(34)를 통하여 상부 전극(130)과 하부 전극(140)의 사이 공간(10)으로 분사된다(S660).
그러면 상부 전극(130)과 하부 전극(140)에 인가되는 전원에 의하여 챔버(110) 내에서 활성종이 다시 한번 전리되고, 하부 전극(140) 쪽으로 가속되면서 하부 전극(140) 위에 거치되어 있는 마스크(200)를 세정한다(S670). 이때 하부 전극(140) 내부에 흐르는 냉각수로 인하여 마스크(200)가 냉각된 상태를 유지하면서 세정된다.
이와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 마스크 세정 장치는 내부 공간을 보유하는 상부 전극(120)의 구성을 통하여, 활성종이 마스크(200)의 전면에 균일하게 분사될 수 있도록 한다. 또한 하부 전극(140)에는 냉각수를 흐르게 하여 공정 중 발생할 수 있는 승온 현상을 방지하고, 영구 자석(70)을 포함하는 보조 스테이지(170)를 이용하여 하부 전극(140)과 마스크(200)를 더욱 밀착시켜 냉각 효과를 높일 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (19)

  1. 세정이 수행되는 공간을 제공하는 챔버,
    상기 챔버 외부에 연결되어 있는 플라즈마 소스,
    상기 챔버 내부에 수용되며, 상기 플라즈마 소스로부터 주입된 활성종을 전리시키는 상부 전극, 그리고
    상기 상부 전극에서 전리된 활성종이 가속되어 세정되는 마스크가 거치되는 하부 전극
    을 포함하는 마스크 세정 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 상부 전극은,
    내부 공간이 형성되어 있으며, 상기 내부 공간을 통하여 활성종이 상기 하부 전극을 향하여 분사되는
    마스크 세정 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 상부 전극은,
    상부면을 포함하며, 상기 상부면에는 상기 플라즈마 소스와 연결된 유입구가 형성되어 있는
    마스크 세정 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 내부 공간으로 상기 유입구에 부착되어 있는 기체 확산부
    를 더 포함하는 마스크 세정 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 상부 전극은,
    하부면을 포함하며, 상기 하부면에는 상기 내부 공간에 있는 상기 활성종을 분사하는 복수의 배출구가 형성되어 있는
    마스크 세정 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 복수의 배출구 각각은,
    공정 기체의 종류 및 조합에 따라 형태가 결정되는
    마스크 세정 장치.
  7. 제5항에서,
    상기 복수의 배출구 각각은,
    원통형의 제1 영역, 상기 제1 영역보다 좁은 직경을 갖는 원통형의 제2 영역 및 원뿔대 형태의 제3 영역을 포함하는
    마스크 세정 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 상부 전극과 상기 챔버의 절연 상태를 유지하는 절연부
    를 더 포함하는 마스크 세정 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 상부 전극에는 RF 전원이 인가되는 마스크 세정 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 하부 전극에는 냉각수가 흐르는 냉각 라인이 형성되어 있는 마스크 세정 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 하부 전극은 상하로 이동 가능한 마스크 세정 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 하부 전극에는 직류 전원, 직류 펄스 전원 또는 RF 전원이 인가되는 마스크 세정 장치.
  13. 제1항에서,
    영구 자석이 장착되어 있는 보조 스테이지
    를 더 포함하는 마스크 세정 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 보조 스테이지는 상하로 이동 가능하여, 상기 하부 전극과 상기 마스크를 밀착시키는
    마스크 세정 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 하부 전극에 상기 마스크가 거치 되기 전에 상기 마스크를 거치하는 리프트 핀
    을 더 포함하는 마스크 세정 장치.
  16. 마스크 세정 장치가 마스크를 세정하는 방법으로서,
    리프트 핀 위에 상기 마스크를 위치시키는 단계,
    하부 전극이 상기 리프트 핀 보다 높은 위치로 상승하여 상기 마스크를 거치하는 단계,
    보조 스테이지가 상승하여 상기 하부 전극과 상기 마스크를 밀착 시키는 단계, 그리고
    상기 마스크 위로 활성종을 분사하여 상기 마스크를 세정하는 단계
    를 포함하는 마스크 세정 방법.
  17. 제16항에서,
    상기 세정하는 단계는,
    상부 전극의 내부 공간으로 활성종을 주입하는 단계,
    상기 상부 전극의 하부에 형성되어 있는 복수의 배출구를 통하여 상기 활성종을 분사하는 단계, 그리고
    상기 활성종이 전리되어 상기 하부 전극으로 가속되는 단계
    를 포함하는 마스크 세정 방법.
  18. 제16항에서,
    상기 세정하는 단계는,
    상기 하부 전극의 내부를 흐르는 냉각수가 상기 마스크를 냉각시키는 단계
    를 더 포함하는 마스크 세정 방법.
  19. 제16항에서,
    상기 보조 스테이지에는 영구 자석이 장착되어 있는
    마스크 세정 방법.
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WO2018236135A1 (ko) * 2017-06-20 2018-12-27 주식회사 다원시스 마스크의 세정 장치 및 마스크 세정 방법
KR20180138175A (ko) * 2017-06-20 2018-12-28 주식회사 다원시스 마스크의 세정 장치 및 마스크 세정 방법
KR20190008631A (ko) * 2017-07-17 2019-01-25 한국기계연구원 마스크 세정 장치 및 방법

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