압전소자를 이용한 이온수송관에 있어서 제전성능에 관한 연구

Abstract

오늘날 FPD(Flat Panel Display) 및 반도체 제조에서는 현재 7세대에서 8세대, 9세대까지 유리 기판이 점차 대형화의 추세로 되어지며 생산 시스템의 혁신을 통한 생산성 향상과 불량률의 저감 그리고 보다 높은 성능이 요구되어지고 있다. 이러한 초대용량 집적회로(LSI) 또는 액정디스플레이(LCD) 등과 같은 전자 소자들의 제조 환경에서는 미립자 농도, 원자·분자 상의 불순물 농도, 미 진동 정전기, 온습도 변화와 같은 환경 구성요소를 엄밀히 관리하지 않으면 안 된다. 특히 액정 제조공정은 항상 정전기와의 전쟁이라 하여도 과언이 아니다. 최근 주류를 이루고 있는 박막 트랜지스터 구동방식(TFT-LCD)은 전기적으로 절연성이 우수한 유리기판 위에 전자회로가 형성된 복합, 다층 구조로 되어 있으며, 제조 공정은 마찰, 박리, 가열, 냉각 등 물리적, 기계적 힘이 기판에 부여되는 공정이 많아 정전기의 발생을 피하기 어렵다. 특히 액정 제조용의 클린룸에서의 정전기 장해는 정전기력에 의해 다음과 같은 장해를 일으킨다. - 미립자 부착에 의한 품질 불량 - 정전기력에 의한 제조품 자신의 부착 - 전자 궤도 장해 클린룸에서 유동입자에 부착한 부착표면 전위의 영향에서 부(-)전압이 인가되어 실리콘웨이퍼의 부착 입자수를 비교 평가한 결과에서 웨이퍼의 대전위가 50[V] 부근에서는 입자부착은 없고, 300[V] 근처에서 확인이 되고 1800[V]에서는 급격한 증가를 나타낸다. 계수대상 입자직경 0.5[μm] 이상에서는 브라운 확산에 의한 부착 속도는 10-3[cm/s]이하이며 300[V]에서 대전된 웨이퍼에서는 부착속도 보다는 적다.1-4) 상기에서 기술한 대로 이러한 정전기력에 의한 미립자 흡착에 대한 관리는 반도체보다 더 엄중히 다루어지고 있다. 이러한 제조공정에서 정전기를 위한 대책으로 코로나방전을 이용한 제전 바(Ion bar)를 사용하고 있으나 고압 방전(7~10[kV])에 의한 Spattering 현상으로 방전전극의 끝부분(330mm～500mm)에 0.01[μm] 이하의 금속미립자가 엄청나게(수만개/ft3) 발하여 부착되었다가 강제 대류에 의해 반도체 및 LCD 패턴 주위에 부착되어 문제를 야기한다. 이에 대한 대책으로 연 X선(Soft X-Ray, 파장 1.5[kH])의 전리 작용을 이용한 정전기 제거장치를 사용한다. 대 면적 제전의 용이성과 먼지로부터의 해방이라는 장점이 있지만, 연 X선의 인체 유해성 문제로 여러 가지의 차폐장치가 필요한 단점이 있다.5-8) 따라서 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 우선, 상용주파수(50~60[Hz])를 사용하는 제전바 대신 압전소자를 이용한 고주파(71[kH]) 방식의 제전 방식을 선택하여 사용 침 전극을 단일 전극으로 하였으며, 제전 범위를 확장하기 위하여 특수 노즐을 제작하여 미세 구멍을 통해 이온화된 공기가 방출하도록 고안하여 정전기 제거 성능에 관한 연구를 실행 하였다.

From the experiment using by high frequency corona discharged ionizer with the piezo , the following results were obtained ; 1. The higher the pressure of inlet air supplied into the ionizer is , the faster the decay time of static charge is . The electrostatic eliminating capability at the three parts on the ion transportation tube was ranked sequentially with 0mm～165mm > 165mm ～ 330mm > 330mm～500mm . 2. To get the ion quantity from the air nozzle on the tube , the hole diameter of nozzle should be enlarged gradually more and more. 3. The relative characteristic between the ion current and the electric charge decay time was set on the ion current , the relative equation was based on an exponential function. 4. The characteristic of static charge decay time of the measured to the ion current was 1～2 [sec] higher than the time of the calculated. The reason was that the generated ions were recombined with the other molecules and atoms.