KR200459927Y1

KR200459927Y1 - 상압 플라즈마 세정장치

Info

Publication number: KR200459927Y1
Application number: KR2020070008878U
Authority: KR
Inventors: 유경호; 정청환
Original assignee: 주식회사 케이씨텍
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2012-04-20
Also published as: KR20080005906U

Abstract

본 고안의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 상압 플라즈마 세정장치는 전기적으로 반응가능한 일정한 반응면적을 구비하여 교류전원에 연결되는 전원전극; 상기 전원전극과 이격간격을 두고 설치되며, 상기 전원전극과 반응하여 생성된 플라즈마 가스가 통과가능한 분사통공이 형성된 접지전극; 상기 전원전극과 접지전극을 수용 및 고정가능한 내부공간부가 구비되며, 상기 접지전극의 분사통공과 연통되는 개방부가 형성된 프레임; 상기 프레임에 구비되어 상기 전원전극 및 접지전극 사이로 가스를 공급하는 가스공급포트; 상기 전원전극과 접지전극 사이에서 생성되는 플라즈마 방전상태를 감지하도록 상기 프레임 내부에 설치되는 감지모듈; 및 상기 접지전극의 분사통공 및 프레임의 개방부를 통해 분사되는 플라즈마 가스에 세정대상물을 노출시키며 이송하는 이송수단;을 포함한다.

상기 본 고안은 감지모듈이 플라즈마모듈 내부에 구비됨으로써, 플라즈마의 방전성능을 실시간으로 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 세정대상물에 플라즈마를 분사하는 세정작업 전반에 걸쳐 연속적으로 감지할 수 있으며, 플라즈마모듈 자체의 플라즈마 방전성능을 민감하게 감지할 수 있고, 플라즈마모듈 외부에서 세정작업 중에 발생할 수 있는 감지방해요소에 의한 정확도저하를 방지하게 되는 효과가 있다.

플라즈마, 세정, 센서, 광섬유센서, 온도, 조도

Description

상압 플라즈마 세정장치{Atmospheric pressure plasma cleaning device}

도 1은 일반적인 상압 플라즈마 세정장치를 도시한 개략도.

도 2는 본 고안에 따른 상압 플라즈마 세정장치의 제1실시예를 도시한 개략도.

<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명>

100 : 세정대상물 200 : 이송수단

300 : 플라즈마모듈 310 : 전원전극

330 : 접지전극 331 : 분사통공

340 : 프레임 341 : 개방부

350 : 가스공급포트 400 : 거치기재

410 : 배기통로 420 : 배기포트

500 : 감지모듈

본 고안은 상압 플라즈마 세정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 생성 및 분사하는 플라즈마모듈의 성능을 센서를 이용해 확인할 수 있는 상압 플라즈마 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 FPD(Flat Panel Display) 및 반도체 기판 등을 생산하는 과정에서 기판 세정 공정을 필연적으로 거치게 되는데, 최근에는 건식 청정기술인 플라즈마 기술을 많이 사용하고 있으며, 이러한 플라즈마 기술의 하나로 대기압 상태에서 플라즈마를 발생시켜 기판의 표면세정에 이용하는 상압 플라즈마 기술이 활발히 연구되고 있다.

이러한 상압 플라즈마 기술을 가지는 상압 플라즈마 세정장치에 관해 간단히 설명하기로 한다. 도 1은 일반적인 수직형 구조의 상압 플라즈마 세정장치를 도시한 개략도이다.

상기 수직형 구조의 상압 플라즈마 세정장치는, 세정대상물(130)의 표면에 플라즈마 반응에서 생성된 산소라디컬(107)을 분사하는 플라즈마 발생장치(110)와, 상기 플라즈마 발생장치(110)에 교류전압을 인가하는 전원공급장치(140)와, 상기 플라즈마 발생장치(110)에 연결된 가스 배관을 통해 질소, 산소, 공기 등의 가스를 공급하는 가스공급장치(120)와, 상기 플라즈마 발생장치(110)가 플라즈마 상압방전을 실시하는 동안 세정대상물(130)을 일정한 속도로 일방향으로 이송하는 이송장치(160)로 구성된다.

상기 상압 플라즈마 세정장치는 상기 플라즈마 발생장치(110) 및 이송장치(160)의 외부 하측에 감지센서(50)를 구비함으로써, 플라즈마의 성능을 측정함에 있어서 세정대상물(130)을 상기 이송장치(160)에 의해 연속이송시키며 처리중인 경우에는 세정대상물(130) 사이의 이격공간이 상기 플라즈마 발생장치(100)의 하측에 위치하게 되는 경우에만 플라즈마 방전상태를 감지하고 있다.

상기와 같이 이송장치 하측에 감지센서를 설치하면 세정대상물의 이송진행에 방해가 되지 않을 수 있으나, 플라즈마 발생장치와 감지센서 사이에 세정대상물이 위치하게 됨에 따라 플라즈마 발생장치가 세정대상물에 분사하며 세정작업을 하는 중에는 플라즈마 방전상태를 측정할 수 없어 연속적인 성능감지가 이루어질 수 없다는 문제점이 있었다.

연속적으로 성능을 감지하지 못함에 따라 세정공정 전반에 실질적으로 끼치는 성능상태를 감지한다고 볼 수 없으며, 플라즈마 발생장치가 설치된 환경에 영향을 받아 성능이 변화될 수 있음에도 이를 민감하게 감지할 수 없고, 상기 플라즈마 발생장치와 감지센서 사이에 다른 감지방해요소가 작용하여 정확도를 저하시키기 쉽다는 다른 문제점이 있었다.

상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 세정대상물에 플라즈마를 분사하는 세정작업 전반에 걸쳐 연속적인 성능감지가 이루어질 수 있는 상압 플라즈마 세정장치를 제공함에 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 플라즈마 발생장치 자체의 플라즈마 방전성능을 민감하게 감지할 수 있고, 세정작업 중에 발생할 수 있는 감지방해요소의 영향을 받아 측정정확도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 상압 플라즈마 세정장치를 제공함에 있다

상기한 바와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 상압 플라즈마 세정장치는, 전기적으로 반응가능한 일정한 반응면적을 구비하여 교류전원에 연결되는 전원전극(310); 상기 전원전극(310)과 이격간격을 두고 설치되며, 상기 전원전극(310)과 반응하여 생성된 플라즈마 가스가 통과가능한 분사통공(331)이 형성된 접지전극(330); 상기 전원전극(310)과 접지전극(330)을 수용 및 고정가능한 내부공간부가 구비되며, 상기 접지전극의 분사통공(331)과 연통되는 개방부(341)가 형성된 프레임(340); 상기 프레임(340)에 구비되어 상기 전원전극(310) 및 접지전극(330) 사이로 가스를 공급하는 가스공급포트(350); 상기 전원전극(310)과 접지전극(330) 사이에서 생성되는 플라즈마 방전상태를 감지하도록 상기 프레임(340) 내부에 설치되는 감지모듈(500); 및 상기 접지전극의 분사통공(331) 및 프레임의 개방부(341)를 통해 분사되는 플라즈마 가스에 세정대상물(100)을 노출시키며 이송하는 이송수단(200);을 포함하여 구성되는 상압 플라즈마 세정장치를 기술적 요지로 한다.

여기서, 상기 프레임(340)을 상기 세정대상물(100)과 이격된 상태로 거치함과 아울러 상기 프레임(340)과의 사이에 배기통로(410)를 제공하는 거치기재(400); 및 상기 거치기재(400)의 상부에 위치하여 상기 배기통로(410)를 통해 유해가스를 흡입하여 외부로 배기하는 배기포트(420);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 거치기재(400)는, 상기 배기통로(410)의 가스도입부에서 상, 하단부가 내측으로 완만한 곡면을 이루도록 내향돌출된 벤츄리 구조를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감지모듈(500)은 내열성 및 내부식성을 가지며 빛의 특성변화를 감지하는 광섬유센서로 구성되는 것이 바람직하다.

따라서, 감지모듈이 플라즈마모듈 내부에 구비됨으로써 플라즈마의 방전성능을 실시간으로 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 세정대상물에 플라즈마를 분사하는 세정작업 전반에 걸쳐 연속적으로 감지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 플라즈마모듈 자체의 플라즈마 방전성능을 민감하게 감지할 수 있고, 플라즈마모듈 외부에서 세정작업 중에 발생할 수 있는 감지방해요소에 의해 측정정확도가 저하되는 것을 방지하여 보다 안정적으로 측정할 수 있다는 다른 장점이 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 고안을 다음의 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 고안에 따른 상압 플라즈마 세정장치의 제1실시예를 도시한 개략도이다.

본 고안에 따른 상압 플라즈마 세정장치는, 상기 전원전극(310), 접지전극(330), 프레임(340), 가스공급포트(350)를 구비하여 플라즈마를 생성하여 외부 배출시키는 상기 플라즈마모듈(300)의 방전성능을 확인하기 위해 감지모듈(500)을 구비함에 있어서, 세정대상물(100)의 이송상태와 무관하도록 상기 플라즈마모듈(300) 내부에 감지모듈(500)을 설치시킨 구조를 가진다.

상기 전원전극(310)은 전기적으로 반응가능한 일정한 반응면적을 구비하여 교류전원에 연결되고, 상기 접지전극(330)은 상기 전원전극(310)과 일정한 이격간 격을 두고 설치되어 상기 전원전극(310)과 반응함으로써, 상기 가스공급포트(350)를 통해 공급된 가스가 상기 전원전극(310)과 접지전극(330) 사이에서 일정한 압력 및 생성율로 플라즈마 상태로 변환된다

상기 프레임(340)은 상기 전원전극(310)과 접지전극(330)을 수용 및 고정가능한 내부공간부를 구비하여 상기 세정대상물(100)을 이송시키는 이송수단(200) 상측에 설치되며, 상기 접지전극(330)에는 상기 전원전극(310)과의 사이에서 생성된 플라즈마 가스가 통과가능한 분사통공(331)이 형성되고, 상기 프레임(340)에는 상기 접지전극의 분사통공(331)과 연통되는 개방부(341)가 형성되어 상기 분사통공(331) 및 개방부(341)를 통해 상기 이송수단(200)측으로 플라즈마 가스를 분사한다.

플라즈마 세정공정 중에 세정대상물(100)은 상기 플라즈마모듈(300)에서 분사되는 플라즈마 가스에 노출되면서 상기 이송수단(200)에 의해 일측으로 이송되며, 세정대상물(100) 전면이 일정한 정도로 세정이 이루어질 수 있도록 상호간에 지정된 간격을 유지하며 일정한 속도로 이송이 이루어지게 된다.

상기 감지모듈(500)은 플라즈마의 방전정도를 감지할 수 있는 UV감지센서와 같은 기능을 구현할 수 있으면 족하나, 상기 플라즈마모듈(300) 내부는 플라즈마를 생성시키기 위한 전기적인 반응이 이루어지는 곳으로써 내부온도가 90℃ 이상에 달할 수 있으므로, 전기 및 전자적인 요인 뿐만 아니라 고온조건하에서도 안정적인 성능을 구현할 수 있는 광섬유센서로 구성함이 바람직하다.

광섬유센서는 광섬유를 지나가는 빛의 세기, 광섬유의 굴절률 및 길이, 모 드, 그리고 편광상태의 변화 등을 이용하여 피측정량을 추정하는 센서로, 광섬유에 가해지는 온도, 압력, 전기장, 자기장, 회전, 화학물질의 농도, 기계적인 움직임 등 외부 물리량의 변화에 의해 광섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 여러 가지 특성 변화를 측정하게 된다.

예를 들면, 굴절률 변화로부터 온도, 압력, 인장력, 화학물질의 농도 등을 추정하고, 편광 상태의 변화로부터 전기장, 자기장, 압력 등을 추정하고, 파장에 따른 광손실의 변화로 부터 화학물질의 농도, 구부림 등을 추정하는 것과 같은 방법으로 여러 가지 빛의 특성 변화를 읽어, 원하는 외부 물리량의 변화를 측정하는 것이 가능하다.

그리고, 실리카 재질의 뛰어난 내부식성으로 사용환경에 대한 제약이 거의 없고, 광(光)화이버의 유연성을 이용하여 좁은 장소에서도 자유롭게 취부시켜 사용할 수 있으며, 광섬유센서 중에서도 광섬유 자체가 센서가 되는 것은 센서부에서 전기를 사용하지 않아, 주위의 전자기적 잡음에 영향 받지 않는다.

본 고안의 구성이 되는 감지모듈(500)은 상기 플라즈마모듈(300) 내부에 설치됨을 전제로 하므로 협소한 공간 및 전기적, 온`습도적으로 열악한 환경에서도 높은 신뢰성을 발휘할 수 있어야 하며, 플라즈마 생성농도를 측정하는 기본적인 기능 뿐만 아니라 플라즈마 생성부의 압력변화를 포함하여 전압, 전류, 온도, 스트레인과 같은 다양한 요건을 선택적으로 측정하기에도 무리가 없어야 하므로 광섬유센서가 적합하다.

도 2는 상기와 같이 플라즈마모듈(300) 내부에 감지모듈(500) 설치시킨 본 고안의 제1실시예를 도시한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같은 전극구조로 구성하면 상기 플라즈마모듈(300) 내부의 온도를 최대 90℃이하로 유지할 수 있는데, 실제로 광섬유센서는 100~150℃의 내열성능을 가짐에 따라, 상기 제1실시예의 구조는 광섬유센서를 장착하기에 적합한 구조가 된다.

광섬유센서는 초정밀 광대역 측정이 가능하고 원격측정 또한 용이한 특성을 가짐에 따라 상기 전원전극(310) 및 접지전극(330) 사이의 플라즈마 생성부에 인접하도록 하나의 개소를 설치함에도 종래의 UV센서와 같은 기능을 수행하기에 족하나, 하나의 특성화된 감지기능을 가지거나 감지범위나 위치가 한정되도록 설치된 경우에는 이러한 감지성능에 따라 다수를 구비함이 바람직하다.

본 고안에 따른 상압 플라즈마 세정장치는 상기 감지모듈(500)이 상기 플라즈마모듈(300) 내부에 구비됨으로써, 플라즈마의 방전성능을 실시간으로 감지할 수 있어 사용자가 원하는 임의의 시점에 방전상태의 확인이 용이하게 이루어질 수 있어 작업안정성을 확보할 수 있도록 한다.

그리고, 세정대상물에 플라즈마를 분사하는 세정작업 전반에 걸쳐 연속적으로 감지할 수 있어 세정공정 전반에 실질적으로 끼치는 성능상태를 감지할 수 있음에 따라, 별도의 세정조건마다 세정대상물의 형상이나 이송간격을 고려하여 최적의 상태로 조정하여 운용할 수 있어 플라즈마 세정공정의 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

플라즈마모듈은 설치환경에 따라 다른 성능을 구현할 수도 있는데 이러한 영향에 의해 변형된 플라즈마 방전성능 또한 민감하게 감지할 수 있고, 플라즈마모듈 외부에서 세정작업 중에 발생할 수 있는 감지방해요소의 영향을 받지 않게 되어 측정정확도를 보다 향상시킬 수도 있다.

종래에는 이송수단 하측에 감지모듈을 설치하기 위한 별도의 공간확보하여야 하고 감지모듈을 장착 및 지지하기 위한 별도의 지지장치 또한 구비되어야 하였는데, 이러한 별도의 공간 및 지지장치가 불필요하여 장치전체의 소형화를 구현할 수 있고, 감지모듈이 외부에 노출설치됨에 따른 손상 또한 방지할 수 있어 안전성을 향상시킴과 함께 단가 및 유지관리 비용도 절감할 수 있다.

그리고, 본 고안에 따른 제1실시예는 상기 플라즈마모듈(300) 외측에 상기 플라즈마모듈(300)에서 발생되어 플라즈마 분사 시 함께 외부로 배출되는 유해가스를 플라즈마 분사방향과 반대되는 방향으로 배기시키기 위한 배기통로(410)를 제공하는 거치기재(400)와, 상기 거치기재(400) 내부로 도입된 유해가스를 흡입하여 외부로 배기하는 배기포트(420)를 구비한 구성을 가진다.

상기 거치기재(400)의 내벽측면은 상기 플라즈마모듈(300)의 외벽측면과의 사이에서 상기 배기통로(410)를 형성하게 되며, 상기 거치기재(400)는 상기 배기통로(410)가 상, 하단부가 확장되고 중앙측이 좁은 형상을 가지도록 상, 하단부가 내측으로 완만한 곡면을 이루며 내향돌출되는 벤츄리부를 구비한 구조를 가진다.

이에 따라 배기장치를 구비함에 있어서 장치의 크기를 소형화시킬 수 있을 뿐 아니라, 상기 배기통로(410)의 중앙부는 배기속도가 빨라지면서 압력이 상, 하부에 비해 낮게되므로, 상기 배기통로(410)의 하부측에 위치한 유해가스를 원활하게 흡입하게 되며, 배기가스의 이동과정에서도 완만한 곡면상에서 통로가 확장 및 축소됨에 따라 면마찰이 최소화되어 배기압력의 손실을 최소화하며 상기 배기포트(420)측으로 이동시키게 된다.

상기 본 고안은 감지모듈이 플라즈마모듈 내부에 구비됨으로써 플라즈마의 방전성능을 실시간으로 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 세정대상물에 플라즈마를 분사하는 세정작업 전반에 걸쳐 연속적으로 감지할 수 있다는 효과가 있다.

그리고, 세정공정 전반에 실질적으로 끼치는 성능상태를 감지할 수 있음에 따라, 별도의 세정조건마다 세정대상물의 형상이나 이송간격을 고려하여 최적의 상태로 조정하여 운용할 수 있어 플라즈마 세정공정의 효율을 보다 향상시킬 수 있다는 다른 효과가 있다.

또한, 플라즈마모듈 자체의 플라즈마 방전성능을 민감하게 감지할 수 있고, 플라즈마모듈 외부에서 세정작업 중에 발생할 수 있는 감지방해요소에 의해 측정정확도가 저하되는 것을 방지하여 보다 안정적으로 측정할 수 있다는 다른 효과가 있다.

그리고, 이송수단 하측에 감지모듈을 설치하기 위한 별도의 공간확보 및 지지장치가 불필요하여 장치전체의 소형화를 구현할 수 있고, 감지모듈이 외부에 노출설치됨에 따른 손상을 방지할 수 있어 안전성을 높이고 유지관리 비용을 절감할 수 있다는 다른 효과가 있다.

Claims

전기적으로 반응가능한 일정한 반응면적을 구비하여 교류전원에 연결되는 전원전극(310);

상기 전원전극(310)과 이격간격을 두고 설치되며, 상기 전원전극(310)과 반응하여 생성된 플라즈마 가스가 통과가능한 분사통공(331)이 형성된 접지전극(330);

상기 전원전극(310)과 접지전극(330)을 수용 및 고정가능한 내부공간부가 구비되며, 상기 접지전극의 분사통공(331)과 연통되는 개방부(341)가 형성된 프레임(340);

상기 프레임(340)에 구비되어 상기 전원전극(310) 및 접지전극(330) 사이로 가스를 공급하는 가스공급포트(350);

상기 전원전극(310)과 접지전극(330) 사이에서 생성되는 플라즈마 방전상태를 감지하도록 상기 프레임(340) 내부에 설치되고 내열성 및 내부식성을 가지며 빛의 특성변화를 감지하는 광섬유센서로 구성되는 감지모듈(500); 및

상기 접지전극의 분사통공(331) 및 프레임의 개방부(341)를 통해 분사되는 플라즈마 가스에 세정대상물(100)을 노출시키며 이송하는 이송수단(200);

을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상압 플라즈마 세정장치.
제1항에 있어서,

상기 프레임(340)을 상기 세정대상물(100)과 이격된 상태로 거치함과 아울러 상기 프레임(340)과의 사이에 배기통로(410)를 제공하는 거치기재(400); 및

상기 거치기재(400)의 상부에 위치하여 상기 배기통로(410)를 통해 유해가스를 흡입하여 외부로 배기하는 배기포트(420);를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상압 플라즈마 세정장치.
제2항에 있어서,

상기 거치기재(400)는,

상기 배기통로(410)의 가스도입부에서 상, 하단부가 내측으로 완만한 곡면을 이루도록 내향돌출된 벤츄리 구조를 가짐을 특징으로 하는 상압 플라즈마 세정장치.
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