KR100725046B1 - Atmospheric pressure plasma generating apparatus - Google Patents
Atmospheric pressure plasma generating apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR100725046B1 KR100725046B1 KR1020050113206A KR20050113206A KR100725046B1 KR 100725046 B1 KR100725046 B1 KR 100725046B1 KR 1020050113206 A KR1020050113206 A KR 1020050113206A KR 20050113206 A KR20050113206 A KR 20050113206A KR 100725046 B1 KR100725046 B1 KR 100725046B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode
- plasma
- insulator
- channel
- atmospheric pressure
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32458—Vessel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
- H01J37/32541—Shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
- H01J37/32559—Protection means, e.g. coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32816—Pressure
- H01J37/32834—Exhausting
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
본 발명은 상압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 특히 금속 전극을 이용하여 플라즈마를 발생시키고 공기의 흐름에 의해 발생된 플라즈마를 확산시켜 넓은 플라즈마 발생공간을 확보함과 동시에 절연체 가이드에 의하여 효과적으로 플라즈마 발생공간을 한정한 뒤, 상기 한정된 플라즈마를 전극 내부의 낮은 압력공간을 통하여 고밀도로 발생시킬 수 있도록 구성되는 상압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서,BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an atmospheric pressure plasma generator, and in particular, a plasma is generated by using a metal electrode and a plasma generated by the flow of air is diffused to secure a wide plasma generating space, and at the same time, effectively space the plasma generating space by an insulator guide. After the limitation, relates to an atmospheric pressure plasma generator configured to generate the limited plasma at a high density through a low pressure space inside the electrode,
본 발명을 적용하면, 상압에서 단순히 금속 전극을 사용함으로서 고밀도 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 간단한 구조로 인하여 유지 관리에 소요되는 시간과 노동력을 저감시킬 수 있고, 내구성 또한 높일 수 있으며, 에너지 효율을 높일 수 있으며, 고밀도의 플라즈마가 한정된 공간에 국한되지 않고 외부로 발생되는 구조로 실현하여 필요한 부분에 효과적으로 플라즈마를 집중 공급할 수 있으며, 시편의 크기에 관계없이 균일하게 처리할 수 있으며, 플라즈마 밀도를 용이하게 조절하여 시편 종류에 상관없이 금속, 반도체, 플라스틱, 세라믹 등 어떠한 재료도 손쉽고 안정적으로 세정 및 표면개질이 가능하게 할 수 있게 되는 효과가 있다.Applying the present invention, it is possible to generate a high-density plasma by simply using a metal electrode at normal pressure, and because of the simple structure can reduce the time and labor required for maintenance, can also increase the durability, and increase the energy efficiency High density plasma is not limited to a limited space but can be realized externally so that the plasma can be efficiently supplied to the required part, uniformly processed regardless of the size of the specimen, and the plasma density can be easily By adjusting, any material such as metal, semiconductor, plastic, ceramic, etc. can be easily and reliably cleaned and surface modified regardless of the specimen type.
Description
도 1a는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 측면도Figure 1a is a side view of the atmospheric pressure plasma generator according to an embodiment of the present invention
도 1b는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 단면도1B is a cross-sectional view of an atmospheric pressure plasma generator according to an embodiment of the present invention.
도 1c는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 제2 전극 채널 및 절연체의 채널간 크기 관계를 나타내는 도면1C is a view illustrating a relationship between sizes of a second electrode channel and an insulator in an atmospheric pressure plasma generator according to an embodiment of the present invention;
도 1d는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마의 입체도Figure 1d is a three-dimensional view of the plasma generated in the atmospheric pressure plasma generator according to an embodiment of the present invention
도 2a는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 측면도Figure 2a is a side view of the atmospheric pressure plasma generator according to another embodiment of the present invention
도 2b는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 단면도Figure 2b is a cross-sectional view of the atmospheric pressure plasma generator according to another embodiment of the present invention
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1 : 제1 전극 2 : 제2 전극1: first electrode 2: second electrode
2a : 제2 전극 채널(Channel) 2b : 제2 전극 공간(Space)2a:
3 : 절연체 3a : 절연체 채널3:
4 : 세라믹 부재 5 : 공기흐름 가이드 4: ceramic member 5: airflow guide
6 : 플라즈마 7 : 시편6
8 : 챔버 9 : 공기 발생 팬(Fan)8
10 : 타 작업가스 공급 관 11 : 작업가스 공급 팬10: other working gas supply pipe 11: working gas supply fan
12 : 작업가스 통로 13 : 차단막 12: working gas passage 13: blocking film
21 : 전도성 시편21: conductive specimen
삭제delete
h1 : 제1 전극과 제2 전극 간의 가장 짧은 높이차h1: shortest height difference between the first electrode and the second electrode
h2 : 제1 전극과 제2 전극 간의 가장 긴 높이차h2: longest height difference between the first electrode and the second electrode
h3 : 제1 전극과 전도성 시편 간의 가장 짧은 높이차h3: shortest height difference between the first electrode and the conductive specimen
h4 : 제1 전극과 전도성 시편 간의 가장 긴 높이차h4: longest height difference between the first electrode and the conductive specimen
w1 : 절연체 채널폭 w2 : 제2 전극 공간폭w1: insulator channel width w2: second electrode space width
w3 : 제2 전극 채널폭 d1 : 절연체 두께w3: second electrode channel width d1: insulator thickness
d2 : 제2 전극 공간두께 d3 : 제2 전극 채널두께d2: second electrode space thickness d3: second electrode channel thickness
본 발명은 상압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 특히 금속 전극을 이용하여 플라즈마를 발생시키고 공기의 흐름에 의해 발생된 플라즈마를 확산시켜 넓은 플라즈마 발생공간을 확보함과 동시에 절연체 가이드에 의하여 효과적으로 플라즈 마 발생공간을 한정한 뒤, 상기 한정된 플라즈마를 전극 내부의 낮은 압력공간을 통하여 고밀도로 발생시킬 수 있도록 구성되는 상압 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 플라즈마란 제4 의 물질상태로써 외부에서 가해진 전기장 등에 의하여 생성된 이온, 전자, 라디칼 및 중성입자로 구성되어 전기적으로 중성을 이루는 물질상태이다.In general, a plasma is a fourth material state, which is composed of ions, electrons, radicals, and neutral particles generated by an externally applied electric field, etc., to be electrically neutral.
플라즈마는 발생 압력에 따라 저압(수 mmTorr - 수 Torr) 플라즈마와 상압(수 Torr - 760 Torr) 플라즈마로 구분된다. The plasma is classified into a low pressure (several mmTorr-several Torr) plasma and an atmospheric pressure (several Torr-760 Torr) plasma according to the generated pressure.
여기서, 저압 플라즈마는 생성은 용이하나 저압 상태를 유지하기 위하여 진공 챔버, 배기 장치 등이 요구되어 생성비용이 고가이며, 저압 플라즈마 생성을 위한 장치는 배치 타입(batch type)의 제품 투입 방식으로 인하여 대량처리에 한계를 드러내며, 비교적 적은 면적의 시편에만 적용될 수 있다는 문제점이 있었다.Here, the low pressure plasma is easy to generate, but the production cost is expensive because a vacuum chamber, an exhaust device, etc. are required to maintain the low pressure state, and the device for generating the low pressure plasma has a large amount due to the batch type product input method. There is a problem in that the treatment is limited and can be applied only to a relatively small area of the specimen.
반면에, 상압 플라즈마는 상압(760 Torr) 상태에서 생성될 수 있으므로 고가의 장비없이 대량 생산을 할 수 있기 때문에 최근에는 상압 대면적 플라즈마 발생장치들이 많이 개발되고 있는 실정이다. On the other hand, the atmospheric pressure plasma can be generated in the normal pressure (760 Torr) state, so the mass production without expensive equipment has been developed a lot of atmospheric pressure large-area plasma generating apparatus in recent years.
기존의 상압 대면적 플라즈마 발생장치들로는 AC 배리어(barrier) 타입 (T. Yokoyama, M. Kogoma, T. Moriwaki, and S. Okazaki, J. Phys. D:Appl. Phys. V23, p1125 (1990)), (John R. Roth, Peter P. Tsai, Chaoyu Lin, Mouuir Laroussi, Paul D. Spence,"Steady-state, Glow discharge plasma", US patent 5,387,842 (Feb. 7, 1995), "One Atmosphere, Uniform Glow Discharge Plasma", US patent 5,414,324 (May 9, 1995)), 저항체 타입 (Yu. S. Akishev, A. A. Deryugin, I. V.Kochetov, A. P. Napartovich, and N. I. Trushkin, J. Phys. D: Appl. Phys. V26, p1630 (1993)), 천공된 유전체(Perforated Dielectric) 또는 세관(Capillary) 타입 (Erich E. Kunhardt, Kurt H. Becker, "Glow plasma discharge device having electrode covered with perforated dielectric", US patent 5,872,426 (Feb. 16, 1999))등이 있다. Conventional atmospheric large area plasma generators include AC barrier type (T. Yokoyama, M. Kogoma, T. Moriwaki, and S. Okazaki, J. Phys. D: Appl. Phys. V23, p1125 (1990)) , (John R. Roth, Peter P. Tsai, Chaoyu Lin, Mouuir Laroussi, Paul D. Spence, "Steady-state, Glow discharge plasma", US patent 5,387,842 (Feb. 7, 1995), "One Atmosphere, Uniform Glow Discharge Plasma ", US patent 5,414,324 (May 9, 1995)), resistor type (Yu. S. Akishev, AA Deryugin, IV Kochetov, AP Napartovich, and NI Trushkin, J. Phys. D: Appl. Phys. V26, p1630 (1993)), Perforated Dielectric or Capillary Type (Erich E. Kunhardt, Kurt H. Becker, "Glow plasma discharge device having electrode covered with perforated dielectric", US patent 5,872,426 (Feb. 16, 1999).
그러나, 상기 AC 배리어(barrier) 타입은 균일한 플라즈마를 형성하지만 플라즈마 밀도가 낮으며 유전체에 의한 에너지 손실이 크다. However, the AC barrier type forms a uniform plasma but has a low plasma density and a large energy loss due to the dielectric.
또한, 상기 저항체 타입은 여러 개의 핀 캐소드(pin cathode)를 사용하였으며, 각 핀 마다 저항체(1 mW/pin)를 붙여 상압에서 대면적의 안정한 DC 플라즈마를 얻을 수 있지만, 저항체에서 에너지의 많은 부분이 손실되어 비효율적이며 플라즈마의 균일성도 떨어진다. In addition, the resistor type uses a plurality of pin cathodes, and a resistor (1 mW / pin) is attached to each pin to obtain a stable DC plasma having a large area at normal pressure. Lost and inefficient, resulting in poor plasma uniformity.
또한, 상기 천공된 유전체(Perforated Dielectric) 또는 세관(Capillary) 타입도 플라즈마의 균일성이 떨어지며 홀 내부 벽에서 전자와 이온이 결합하여 열이 발생하므로 에너지 손실이 발생하는 구조이다. In addition, the perforated dielectric or the capillary type also has a low plasma uniformity and a structure in which energy is lost because electrons and ions are combined to generate heat.
게다가, 세관 타입의 플라즈마 밀도는 AC 배리어 타입에 비해 100배 정도까지도 높기는 하지만 금속 시료에 대해서는 플라즈마 균일성이 급격히 나빠지고 플라즈마 밀도 또한 10배 이상 약해진다. In addition, although the plasma density of the tubular type is up to about 100 times higher than that of the AC barrier type, the plasma uniformity deteriorates sharply and the plasma density also decreases more than 10 times for the metal sample.
이와같이, 종래의 기술은 에너지 손실이 많이 발생하며, 전도성 금속 등의 시료에 대한 적용도 현실적으로 어려운 점이 있다. As described above, the conventional technology generates a lot of energy loss, and there is a practical difficulty in applying a sample such as a conductive metal.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 상압에서 금속 전극을 이용하여 플라즈마를 발생시키고 공기의 흐름에 의해 발생된 플라즈마를 확산시켜 넓은 플라즈마 발생공간을 확보함과 동시에 절연체 가이드에 의하여 효과적으로 플라즈마 발생공간을 한정한 뒤, 상기 한정된 플라즈마를 전극 내부의 낮은 압력공간을 통하여 고밀도로 발생시킬 수 있도록 하는 상압 플라즈마 발생장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object is to generate a plasma using a metal electrode at normal pressure and to diffuse the plasma generated by the flow of air to ensure a wide plasma generating space and at the same time insulator The present invention provides an atmospheric pressure plasma generating apparatus that effectively defines a plasma generating space by a guide and generates the limited plasma at a high density through a low pressure space inside the electrode.
또한, 본 발명의 다른 목적은 플라즈마 밀도를 용이하게 조절하여 전도성 시편 및 비전도성 시편으로 구성된 복합 시편을 안정적으로 처리할 수 있도록 하는 상압 플라즈마 발생장치를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an atmospheric pressure plasma generating apparatus for stably processing a composite specimen consisting of a conductive specimen and a non-conductive specimen by easily adjusting the plasma density.
또한, 본 발명의 다른 목적은 고밀도의 플라즈마가 한정된 공간에 국한되지 않고 외부로 발생되는 구조로 실현하여 시편의 크기에 관계없이 균일하게 처리할 수 있도록 하는 상압 플라즈마 발생장치를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an atmospheric pressure plasma generating apparatus that can be uniformly processed regardless of the size of the specimen by realizing a structure in which the high-density plasma is not limited to a limited space generated outside.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면,
적어도 하나 이상의 제1 전극과 상기 제1 전극으로부터 소정의 거리 이격된 적어도 하나 이상의 절연체 채널을 포함한 절연체와, 상기 절연체 하부에 상기 절연체 채널에 대응하여 형성된 하나 이상의 제2 전극 채널 및 제2 전극 공간을 포함하여 정렬된 제2 전극과, 상기 제1 전극과 절연체 사이의 일측에 위치한 공기 발생 팬과, 상기 제1 전극 상부에 상기 공기 발생 팬에 의하여 발생된 공기의 흐름이 일정 방향이 되도록 유도하도록 배치된 공기흐름 가이드와, 작업가스를 공급하는 작업가스 공급부와, 상기 절연체 채널을 포함한 절연체, 제2 전극 채널 및 제2 전극 공간을 포함하여 정렬된 제2 전극, 공기 발생 팬, 공기흐름 가이드 및 작업가스 공급부를 수용하는 챔버로 구성된다.According to a feature of the present invention for achieving the above object,
An insulator including at least one first electrode and at least one insulator channel spaced apart from the first electrode by a predetermined distance, and at least one second electrode channel and a second electrode space formed under the insulator corresponding to the insulator channel. A second electrode including an alignment, an air generating fan positioned at one side between the first electrode and the insulator, and arranged to induce a flow of air generated by the air generating fan above the first electrode to be in a predetermined direction Air flow guides, a work gas supply unit for supplying a work gas, an insulator including the insulator channel, a second electrode aligned with the second electrode channel and a second electrode space, an air generating fan, an air flow guide and a work It consists of a chamber for receiving a gas supply.
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부도면 도 1a는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 측면도이고, 도 1b는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 단면도이며, 도 1c는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 제2 전극 채널 및 절연체의 채널간 크기 관계를 나타내는 도면이며, 도 1d는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마의 입체도이며, 도 2a는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 측면도이며, 도 2b는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 단면도이다.1A is a side view of an atmospheric pressure plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view of an atmospheric pressure plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1C is an embodiment of the present invention. FIG. 1D is a three-dimensional view of plasma generated in an atmospheric pressure plasma generator according to an embodiment of the present invention, and FIG. Side view of the atmospheric pressure plasma generator according to another embodiment of the present invention, Figure 2b is a cross-sectional view of the atmospheric pressure plasma generator according to another embodiment of the present invention.
상기 첨부도면 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 도면부호 1은 제1 전극을 나타내고, 도면부호 2는 제2 전극, 2a는 제2 전극 채널(Channel), 2b는 제2 전극 공간(Space)을 나타내며, 도면부호 3은 절연체, 3a는 절연체 채널을 나타내며, 도면부호 4는 세라믹 부재, 5는 공기흐름 가이드, 6은 플라즈마, 7은 시편, 8은 챔버, 9는 공기 발생 팬(Fan), 10은 타 작업가스 공급 관, 11은 작업가스 공급 팬, 12는 작업가스 통로 및 13은 차단막을 나타낸다.1A and 1B,
상기 제1 전극(1)은 금속으로 이루어져 있으며, 적어도 하나 이상의 와이어(Wire), 로드(Rod) 또는 리본 모양으로 형성된다.The
상기 제2 전극(2)은 금속으로 형성되고 상기 제1 전극(1)으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 배치된다. 상기 판 형상의 제2 전극(2)은 적어도 하나 이상의 상기 제2 전극 채널(2a) 및 제2 전극 공간(2b)를 포함한다.The
이때, 상기 제2 전극 채널(2a)는 슬릿(slit) 형태로 길게 형성되는 것이 바람직하다.In this case, the
여기서, 상기 제1 전극(1) 및 제2 전극(2)간의 높이차는 수평방향에 따라 다르며, 상기 제1 전극(1)과 제2 전극(2)간의 가장 짧은 높이차를 h1이라 하고 상기 제1 전극(1)과 제2 전극(2)간의 가장 긴 높이차를 h2라 나타낸다.Here, the height difference between the
상기 제1 전극(1)과 제2 전극(2)에 전류 제한 양극성(Bipolar) 또는 단극성(Unipolar) 전압이 가해진다.A current limiting bipolar or unipolar voltage is applied to the
상기 제2 전극(2)은 접지되는 것이 바람직하다.Preferably, the
상기 절연체(3)는 상기 제2 전극(2) 위에 놓여 지며 상기 적어도 하나 이상의 제2 전극 채널(2a)과 대응된 긴 슬릿 형태의 절연체 채널(3a)를 포함한다.The
상기 공기 발생 팬(9)는 상기 제1 전극(1)과 절연체(3) 사이의 일측에 위치하여 공기의 흐름을 발생시킨다. 상기 공기흐름 가이드(5)는 상기 제1 전극(1) 위에 위치하여 공기의 흐름을 소정의 방향으로 유도한다. 상기 세라믹 부재(4)는 상기 제1 전극(1)과 절연체(3) 사이의 타측에 위치한다. The
또한, 상기 작업가스 공급 팬(11) 및 타 작업가스 공급 관(10)는 상기 챔버 (8)의 상부 또는 측면에 위치하며, 상기 시편(7)은 상기 제2 전극(2)으로부터 일정거리 떨어진 상기 챔버(8)의 외부에 위치한다.In addition, the working
상기 도 1c를 참조하여 상기 제2 전극(2)과 절연체(3)의 구조를 상세히 설명하면, 상기 제2 전극(2)의 제2 전극 채널(2a)과 상기 절연체(3)의 절연체 채널(3a)는 서로 대응하는 위치에 형성된다. Referring to FIG. 1C, the structure of the
이때, 상기 절연체 채널(3a)의 폭을 w1, 제2 전극 공간(2b)의 폭을 w2, 제2 전극 채널(2a)의 폭을 w3라 하면 w1<w3<w2의 관계를 유지하는 것이 바람직하다. 상기 제2 전극 공간(2b)의 두께를 d2 상기 제2 전극 채널(2a) 두께를 d3라 하면 상기 제2 전극 공간 두께와 제2 전극 채널 두께간에는 d2≥d3의 부등식을 따르는 관계인 것이 바람직하다. At this time, when the width of the
또한, 상기 제2 전극 공간 폭 w2는 상기 제2 전극 공간 두께 d2의 3배 이상이고, 상기 제2 전극 공간 두께 d2와 상기 제2 전극 채널 폭 w3과의 관계는 w3≥d2인 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the second electrode space width w2 is three times or more the second electrode space thickness d2 and the relationship between the second electrode space thickness d2 and the second electrode channel width w3 is w3 ≧ d2.
여기서, 상기 제2 전극 채널 두께 d3는 작을수록 좋으나 전극의 수명과도 관련됨으로 적절히 고려하는 것이 바람직하다. Here, the smaller the second electrode channel thickness d3 is better, but it is appropriately considered as it relates to the life of the electrode.
계속해서, 상기 첨부도면 도 1a 및 도 1b를 참조하여 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 작동 원리에 대해 설명하면 다음과 같다.Subsequently, referring to the accompanying drawings, FIGS. 1A and 1B, the operating principle of the atmospheric pressure plasma generating apparatus according to an embodiment having the above configuration will be described.
상기 공기발생 팬(9)에 의해 상기 제1 전극(1)과 절연체(3) 사이에 작업 가스가 유속되는 상태에서 고전압의 전류 제한 양극성(Bipolar) 또는 단극성 (Unipolar) 전압이 상기 제1 전극(1)과 제2 전극(2)간에 인가되면 상기 제1 전극(1) 및 제2 전극(2) 간의 높이차가 가장 짧은 일측에서 스트리머(Streamer) 플라즈마가 우선적으로 발생한다. A high voltage current limiting bipolar or unipolar voltage is applied to the first electrode while the working gas flows between the
그뒤, 상기 스트리머 플라즈마는 상기 공기발생 팬(9)에 의한 작업 가스의 유속에 의해 상기 제1 전극(1)과 제2 전극(2)을 타고 상기 챔버(8)의 소정 공간에 대하여 전체적으로 확산된다. Thereafter, the streamer plasma diffuses through the
이때, 상기 확산되는 플라즈마가 상기 제1 전극(1) 및 제2 전극(2) 간의 높이차가 가장 긴 타측에 도달되면 상기 세라믹 부재(5)에 의해 플라즈마 통전 거리가 길어지고, 이로 인하여 플라즈마는 중단되고 다시 고전압에 의해 높이차가 가장 짧은 제1 전극(1) 및 제2 전극(2) 간의 일측에서 플라즈마 생성되어 플라즈마가 전파 발생되는 과정이 반복적으로 일어나게 된다. At this time, when the spreading plasma reaches the other side of the longest difference in height between the
상기 절연체(3)의 절연체 채널(3a)은 상기 과정을 통해 상기 챔버(8)의 소정 공간에 형성된 플라즈마를 상기 제2 전극(2)의 제2 전극 채널(2a)로 유도한다. 즉, 상기 절연체(3)의 절연체 채널(3a) 및 상기 제2 전극(2)의 제2 전극 채널(2a)는 상기 챔버(8)의 소정 공간에 형성된 플라즈마의 낭비없이 효율성을 극대화하기위하여 사용된다. The
계속해서, 발생된 플라즈마는 상기 작업가스 공급 팬(11) 또는 타 작업가스 공급 관(10)으로부터 공급되는 압력에 의하여 상기 제2 전극 공간(2b)을 지나 상기 제2 전극 채널(2a)을 통하여 상기 챔버(8)의 외부에 위치한 상기 시편(7)으로 분출된다.Subsequently, the generated plasma passes through the
이때, 넓은 공간인 상기 챔버(8)의 소정의 공간에서 좁은 공간인 상기 제2 전극 공간으로의 공기의 흐름은 베루누이 원리(Bernulli's Law)에 의해 유속(flow rate)이 증가하게 되고, 이로 인하여 상기 제2 전극 공간(2b)내의 압력이 낮아진다. At this time, the flow rate of air from the predetermined space of the
계속해서, 파센 법칙(Paschen's Law)에 의해 낮은 압력에서는 방전 전압이 낮아지고 플라즈마 발생 효율이 증가하게 됨으로 낮은 압력의 상기 제2 전극 공간(2b)내에서 고밀도의 플라즈마가 발생하게 되어 상기 제2 전극 채널(2a)을 통하여 상기 시편(7)으로 분출하게 된다. Subsequently, according to Paschen's Law, at low pressure, the discharge voltage is lowered and the plasma generation efficiency is increased, so that a high-density plasma is generated in the
본 발명의 일실시예에 의한 상기 상압 플라즈마 발생장치는 상기 제1 전극(1)과 제2 전극(2)의 금속 간에 직접 플라즈마가 발생하는 구조로 전류 공급량에 의해 쉽게 플라즈마 밀도를 제어하여 고밀도 플라즈마를 쉽게 생성시킨다.The atmospheric pressure plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention has a structure in which a plasma is directly generated between the metal of the
이렇게 생성된 고밀도의 플라즈마(6)는 상기 시편(7)으로 조사된다. The
상기 본 발명의 상압 플라즈마 발생장치는 모든 종류의 작업가스를 사용한다.The atmospheric pressure plasma generator of the present invention uses all kinds of working gases.
상기 도 1d를 참조하여 플라즈마가 발생되는 형상을 설명하면, 상기 작업 가스가 상기 도 1a 및 도 1b의 상기 작업가스 공급 팬(11) 및 타 작업가스 공급 관(10)으로부터 상기 챔버(8)의 내부로 제공되고, 상기 제공된 공급가스를 소스로 하여 플라즈마가 형성된 뒤, 상기 제2 전극(2)의 제2 전극 채널(2a)을 통하여 상기 챔버(8)의 외부에 위치한 상기 시료(7)를 향하여 상기 제2 전극 채널(2a)의 형상에 따라서 특정 모양의 고밀도 플라즈마 분출 영역이 형성된다.Referring to FIG. 1D, the shape in which the plasma is generated will be described. The working gas may be formed from the working
상기 첨부도면 도 2a 및 도 2b을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치를 설명하면, 적어도 하나 이상의 Wire 또는 Rod 또는 리본 모양의 제1 전극(1)으로부터 소정 거리 떨어진 위치에 적어도 하나 이상의 절연체 채널(3a)를 갖는 상기 절연체(3)가 위치하며, 절연체(3)로부터 일정거리 떨어진 상기 챔버(8)의 외부에 전도성 시편(21)이 배치된다. Referring to the accompanying drawings, FIGS. 2A and 2B, an atmospheric pressure plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention is described. At least one wire or rod or a ribbon-shaped
이때, 상기 제1 전극(1)과 전도성 시편(21)에 전류 제한 양극성(Bipolar) 또는 단극성(Unipolar) 전압이 가해지고 상기 전도성 시편(21)은 접지된다. 상기 공기 발생 팬(9)는 상기 제1 전극(1)과 절연체(3) 사이에서 가장 짧은 높이차를 이루는 일측에 공기흐름을 발생시키기 위하여 배치된다. 상기 공기흐름 가이드(5)는 상기 제1 전극(1) 상부에 위치하여 발생된 공기흐름을 일정 방향으로 유도한다. 상기 챔버(8)는 상기 구성품들을 그 내부에 보유하며, 상기 작업가스 공급 팬(11) 및 타 작업가스 공급 관(10)는 상기 챔버(8)의 상부 또는 측면에 위치한다. At this time, a current limiting bipolar or unipolar voltage is applied to the
이 경우의 작동 원리는 상기에서 서술한 바와 같으므로 생략하며, 다만 상기 도 1a 및 도 1b에서의 상기 제2 전극(2)의 역할을 상기 도 2a 및 상기 도 2b에서는 상기 전도성 시편(21)이 대신한다.In this case, the operating principle is the same as described above, and is omitted. However, in FIG. 2A and FIG. 2B, the
따라서, 상기 본 발명의 다른 실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치는 전극 역할을 하는 상기 전도성 시편(21) 표면에 고밀도 플라즈마가 직접 노출됨으로서 상기 전도성 시편(21)의 표면 세정 및 개질 특성을 극대화한다. Accordingly, the atmospheric pressure plasma generator according to another embodiment of the present invention maximizes the surface cleaning and modification characteristics of the
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들 에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The invention described above is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims.
이상에서 살펴본 바와 같이,, 본 발명에 의한 상압 플라즈마 발생 장치는 상압에서 단순히 금속 전극을 사용함으로서 고밀도 플라즈마를 발생시킬 수 있게 되는 효과가 있다.As described above, the atmospheric pressure plasma generating apparatus according to the present invention has an effect of generating a high density plasma by simply using a metal electrode at normal pressure.
또한, 그에 따라, 간단한 구조로 인하여 유지 관리에 소요되는 시간과 노동력을 저감시킬 수 있고, 내구성 또한 높일 수 있게 되는 효과가 있다.In addition, due to the simple structure, it is possible to reduce the time and labor required for maintenance, it is possible to increase the durability.
또한, 그에 따라, 에너지 효율을 높일 수 있게 되는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can increase the energy efficiency accordingly.
고밀도의 플라즈마가 한정된 공간에 국한되지 않고 외부로 발생되는 구조로 실현하여 필요한 부분에 효과적으로 플라즈마를 집중 공급할 수 있게 되는 효과가 있다.The high-density plasma is not limited to a limited space but is realized as a structure that is generated externally so that the plasma can be efficiently supplied to a required portion.
또한, 그에 따라, 시편의 크기에 관계없이 균일하게 처리할 수 있게 되는 효과가 있다In addition, there is an effect that can be uniformly processed regardless of the size of the specimen.
또한, 그에 따라, 반도체 팩키지, PCB(Printed Circuit Board) 제조 등에서의 활용을 극대화할 수 있게 되는 효과가 있다.In addition, accordingly, there is an effect that can be maximized in the semiconductor package, printed circuit board (PCB) manufacturing and the like.
플라즈마 밀도를 용이하게 조절하여 시편 종류에 상관없이 금속, 반도체, 플라스틱, 세라믹 등 어떠한 재료도 손쉽고 안정적으로 세정 및 표면개질이 가능하게 할 수 있는 효과가 있다.By controlling the plasma density easily, any material such as metal, semiconductor, plastic, ceramic, etc. can be easily and reliably cleaned and surface modified regardless of the specimen type.
작업 가스 흐름 조절 시스템을 사용하여 간단히 작업가스 방향 및 유속량 및 전력 전압을 바꿈으로서 다양한 플라즈마 타입을 얻을 수 있게 되는 효과가 있다.By using the working gas flow control system, it is possible to obtain various plasma types by simply changing the working gas direction, flow rate, and power voltage.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050113206A KR100725046B1 (en) | 2005-11-25 | 2005-11-25 | Atmospheric pressure plasma generating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050113206A KR100725046B1 (en) | 2005-11-25 | 2005-11-25 | Atmospheric pressure plasma generating apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20060001860A KR20060001860A (en) | 2006-01-06 |
KR100725046B1 true KR100725046B1 (en) | 2007-06-07 |
Family
ID=37104915
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050113206A KR100725046B1 (en) | 2005-11-25 | 2005-11-25 | Atmospheric pressure plasma generating apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100725046B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240045492A (en) | 2022-09-30 | 2024-04-08 | (주)티티에스 | Dry process coating apparatus using plasma and method thereof |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010005472A (en) * | 1999-06-23 | 2001-01-15 | 김성아이 | Apparatus for plasma treatment for treat workpiece |
KR100481492B1 (en) | 2004-04-22 | 2005-04-07 | 주식회사 피에스엠 | Apparatus and method for plasma formation of micro arc prevention type |
-
2005
- 2005-11-25 KR KR1020050113206A patent/KR100725046B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010005472A (en) * | 1999-06-23 | 2001-01-15 | 김성아이 | Apparatus for plasma treatment for treat workpiece |
KR100481492B1 (en) | 2004-04-22 | 2005-04-07 | 주식회사 피에스엠 | Apparatus and method for plasma formation of micro arc prevention type |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240045492A (en) | 2022-09-30 | 2024-04-08 | (주)티티에스 | Dry process coating apparatus using plasma and method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20060001860A (en) | 2006-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6670766B2 (en) | Plasma treatment apparatus and plasma treatment method | |
US20090200267A1 (en) | Injection type plasma treatment apparatus and method | |
US20030129107A1 (en) | Plasma generator | |
KR20070057172A (en) | Apparatus for the optimization of atmospheric plasma in a plasma processing system | |
US20110042008A1 (en) | Plasma generator | |
US20070154650A1 (en) | Method and apparatus for glow discharge plasma treatment of flexible material at atmospheric pressure | |
CN207638962U (en) | The enhanced direct current alternating electrode low-temperature plasma jet array of atmospheric dielectric barrier discharge | |
KR100857845B1 (en) | Method and apparatus for plasma ion implantation | |
KR100725045B1 (en) | Atmospheric pressure plasma generating apparatus | |
JP2020017419A (en) | Plasma generator | |
US20090152097A1 (en) | Plasma generating device and plasma generating method | |
KR860007717A (en) | Plasma Etching Method and Apparatus | |
JP5725993B2 (en) | Surface treatment equipment | |
KR100788505B1 (en) | Injection type plasma treatment apparatus | |
KR100725046B1 (en) | Atmospheric pressure plasma generating apparatus | |
KR100761962B1 (en) | Atmospheric pressure plasma generating apparatus | |
CN102672298A (en) | Apparatus and method for removal of surface oxides via fluxless technique involving electron attachment | |
CN109841470B (en) | Apparatus for ion implantation and method for generating ions during ion implantation | |
JP4984285B2 (en) | High density plasma processing equipment | |
JP2010157483A (en) | Plasma generating apparatus | |
Falkenstein | Frequency dependence of photoresist ashing with dielectric barrier discharges in oxygen | |
CN112768331B (en) | Plasma processing device, lower electrode assembly thereof and electrostatic chuck | |
JP4194466B2 (en) | Plasma process apparatus and electronic device manufacturing method using the same | |
KR20030097284A (en) | Ion source for ion implantation equipment | |
KR200427719Y1 (en) | Atmospheric pressure plasma generating apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
G170 | Publication of correction | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120522 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |