KR20100049322A - 상압 플라즈마 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 원형 단면형상을 가지며, 가스공급홀(11)이 길이방향을 따라 연속되게 관통형성된 전원전극(10); 상기 전원전극(10)의 외면과 이격간격을 두고 설치되며, 상기 전원전극(10)과 반응하여 생성된 플라즈마 가스가 통과가능한 분사통공(21)이 구비된 접지전극(20); 및 상기 전원전극의 가스공급홀(11)을 통해 상기 전원전극(10)과 접지전극(20) 사이로 가스의 공급이 이루어지도록 상기 전원전극(10) 내부로 가스를 공급하는 가스공급장치;를 포함하여 구성됨을 기술적 요지로 하여, 전원전극과 접지전극 사이로 공급된 가스가 가스분사구측으로 이동되는 중에 전원전극과 접지전극 사이에서 보다 균일하게 확산 분포되도록 함으로써, 피처리대상물 전반에 걸쳐 보다 안정적이고 균일한 처리가 이루어질 수 있도록 하는 상압 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.

상압 플라즈마, 원형, 전원전극, 접지전극,

Description

상압 플라즈마 발생장치{Atmospheric pressure plasma generating device}

본 발명은 상압 플라즈마 세정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대기압하에서 방전에 의해 플라즈마를 발생시키고 외부로 분사하며 가공대상물의 표면을 처리할 수 있는 전극구조를 가지는 상압 플라즈마 발생장치에 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 장치에 대해 간단히 설명하기로 한다. 도 1은 일반적인 수직형 구조의 상압 플라즈마 세정장치를 도시한 개략도이다.

상기 수직형 구조의 상압 플라즈마 세정장치는, 가스가 유전체의 충전 및 방전에 의해 플라즈마를 발생시키는 제1유전체(101)와 제2유전체(102) 사이에 형성되는 격벽 유전체 공간(105)으로 유입되며, 상기 제1유전체(101)와 제2유전체(102)는 평판형상으로 가스의 유입 및 플라즈마 분사방향에 대해 수직을 이루며 마주보고 있는 수직평행 대향형을 이루도록 설치되고, 제1유전체(101) 및 제2유전체(102)상에 교류전압을 인가하기 위해 제1유전체(101)상에 전원전극(104), 제2유전체(102)상에 접지전극(103)이 각각 형성된 구성을 가진다.

상기 종래기술에 의하면 가스를 상기 제1유전체(101) 및 제2유전체(102) 사이에 일정한 밀도를 유지하도록 공급하고 상기 제1유전체(101)와 제2유전체(102) 사이에서 생성된 플라즈마를 가스방출구(106)를 통해 하향분사함으로써, 상기 가스방출구(106) 하측에 설치된 이송장치(160)에 의해 일측으로 이송중인 대상물(130)을 표면처리하게 된다.

상기 종래기술은 상기 전원전극(104)과 접지전극(103) 사이에서 분사되는 플라즈마가 상기 이송장치(160)에 의해 이송되는 가공대상물을 커버링할 수 있을 정도로 상기 전원전극(104)과 접지전극(103)이 연장된 평판형상을 가짐에 따라, LCD평판이나 반도체기판과 같이 평판형의 가공표면을 가지는 피처리대상물(130)을 처리하기에 적합하다.

그러나, 상측으로부터 상기 제1유전체(101)와 제2유전체(102) 사이로 하향공급된 가스가 직하방으로 하향이동되면서 플라즈마로 이온화되며 상기 가스방출구(106)를 통해 신속하게 하향분사가 이루어지게 되는 가스 유동경로를 가짐에 따라, 상기 제1유전체(101)와 제2유전체(102) 사이로 가스를 공급함에 있어서, 가스 공급통로의 형상에 따라 상기 제1유전체(101)와 제2유전체(102)간의 이격공간부상에서 가스 분포가 균일하게 이루어지는 정도가 확연하게 차이가 나게 된다.

즉, 상기 전원전극(104)과 접지전극(103)의 길이방향을 따라 이격배치되는 다수의 관통홀을 통해 가스를 공급하는 경우, 상기 전원전극(104)과 접지전극(103)의 길이방향을 따라 연장되는 선형 경로를 통해 가스를 공급하는 경우에 비해, 상기 제1유전체(101)와 제2유전체(102)간의 이격공간부상에서 가스 분포가 균일하게 이루어지는 정도가 확연하게 저하되고, 이에 따라 상기 피처리대상물(130) 전반에 걸쳐 안정적이고 균일한 처리가 이루어지기 어렵다는 문제점이 있었다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 전원전극과 접지전극 사이로 공급된 가스가 가스분사구측으로 이동되는 중에 전원전극과 접지전극 사이에서 보다 균일하게 확산 분포되도록 함으로써, 피처리대상물 전반에 걸쳐 보다 안정적이고 균일한 처리가 이루어질 수 있도록 하는 상압 플라즈마 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 원형 단면형상을 가지며, 가스공급홀(11)이 길이방향을 따라 연속되게 관통형성된 전원전극(10); 상기 전원전극(10)의 외면과 이격간격을 두고 설치되며, 상기 전원전극(10)과 반응하여 생성된 플라즈마 가스가 통과가능한 분사통공(21)이 구비된 접지전극(20); 및 상기 전원전극의 가스공급홀(11)을 통해 상기 전원전극(10)과 접지전극(20) 사이로 가스의 공급이 이루어지도록 상기 전원전극(10) 내부로 가스를 공급하는 가스공급장치(미도시);를 포함하여 구성되는 상압 플라즈마 발생장치를 기술적 요지로 한다.

여기서, 상기 접지전극의 분사통공(21)은, 상기 전원전극의 가스공급홀(11)과 반대되는 위치에, 반대되는 분사방향을 가지도록 관통형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 전원전극의 가스공급홀(11) 또는 접지전극의 분사통공(21)은, 상기 전원전극(10) 및 접지전극(20)의 길이방향을 따라 이격되게 배치되는 원형홀 인 것이 바람직하다.

또한, 상기 전원전극의 가스공급홀(11) 또는 접지전극의 분사통공(21)은, 상기 전원전극(10) 및 접지전극(20)의 길이방향을 따라 연장형성되는 직선형 슬릿인 것도 바람직하다.

그리고, 일정한 너비를 가지고, 상기 전원전극(10)의 외면과 접지전극(20)의 내면에 내측단부와 외측단부가 각각 접속되게 설치되는 간격고정구(30);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명은, 전원전극과 접지전극 사이로 공급된 가스가 분사통공측으로 이동되는 중에 전원전극과 접지전극 사이에서 균일하게 확산 분포가 이루어지게 됨에 따라, 기존과 동일한 형상의 가스공급홀을 통해 가스공급이 이루어지더라도 피처리대상물 전반에 걸쳐 보다 안정적이고 균일한 처리가 이루어질 수 있도록 한다는 효과가 있다.

또한, 전원전극 자체가 가스공급포터의 기능을 하게 되어 별도의 가스공급포터를 구비할 필요가 없으며, 동일한 체적 내에 보다 확장된 가스유동경로 및 반응경로를 형성하게 되므로, 상압 플라즈마 발생장치의 소형화를 구현가능하고 한정된 공간상에 보다 안정적으로 설치가 이루어질 수 있도록 한다는 다른 효과가 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 상압 플라즈마 발생장치를 다음의 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 상압 플라즈마 발생장치의 제1실시예를 도시한 단면개략도이고, 도 3은 도 2의 요부투시사시도이다.

본 발명에 따른 상압 플라즈마 발생장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 전원전극(10), 접지전극(20), 가스공급장치(미도시)로 이루어지며, 상기 전원전극(10)은 원형 단면형상을 가지고 교류전원에 연결되고, 상기 접지전극(20)은 상기 전원전극(10)의 외면과 일정한 이격간격을두고록 설치되고 접지연결되며, 상기 가스공급장치에 의해 상기 전원전극(10) 내측으로 가스가 공급된다.

상기 전원전극(10)은, 원형 단면형상을 가짐에 있어서, 상기 가스공급장치로부터 가스를 공급받아 전길이에 걸쳐 고르게 수용가능하도록 연통형성된 내부공간부와, 상기 접지전극(20)과 전기적으로 반응하여 플라즈마를 생성가능하면서도 가스의 유동이 곡면을 따라 원활하게 이루어질 수 있도록 가이드하는 외면부를 가진다.

상기 접지전극(20)은, 상기 전원저극(10)과 접지전극(20) 사이에서 일정한 압력 및 생성율로 플라즈마가 생성되도록 상기 전원전극(10)의 외면형상에 대응되면서도 상기 전원전극(10)의 외경 보다 확장된 내경을 가지고 상기 전원전극(10)과 일정한 이격간격을 두고 설치된다.

상기 전원전극(10)과 접지전극(20)을 일정한 간격을 두고 이격시킴에 있어서는, 일정한 너비를 가지고, 상기 전원전극(10)의 외면과 접지전극(20)의 내면에 내측단부와 외측단부가 각각 접속되게 설치되는 간격고정구(30)를 설치하는 것이 바 람직하다.

상기 간격고정구(30)는, 가스의 유동경로를 차단시키지 않으면서 상기 전원전극(10)과 접지전극(20)이 일정한 상대위치를 유지하도록 고정시킬 수 있다면, 구형으로 형성되거나 단순한 돌기형상으로 형성되는 실시예들을 포함하여 그 형상이 특정한 형태로 한정되지 않으며, 절연부재가 적합하다.

상기 전원전극(10)과 접지전극(20)은, 금속재를 주성분으로 하여 이루어지는 공지의 전극을 지칭하는 것은 물론, 상기 전원전극(10)의 외면상에 유전체를 형성하거나, 상기 접지전극(20)의 내면상에 유전체를 형성시킨 실시예들과 같이 상기 전원전극(10)과 접지전극(20)을 구성하는 금속부재의 표면상에 유전체를 선택적으로 도포 내지 접합형성시킨 구조를 포함하여 고압의 전원이 연결되는 전극부재와, 접지연결되는 전극부재를 통칭하는 것임을 밝혀둔다.

상기 전원전극(10)에는 가스공급홀(11)이 상기 전원전극(10)의 길이방향을 따라 연속되게 관통형성되고, 상기 접지전극(20)에는 분사통공(21)이 상기 접지전극(20)의 길이방향을 따라 연속되게 관통형성되어, 상기 전원전극(10)과 접지전극(20) 사이에서 전기적인 반응에 의해 일정한 압력으로 생성된 플라즈마 가스는 상기 분사통공(21)을 통해 외부의 표면처리대상물(40)측으로 분사가 이루어지게 된다.

상기 전원전극의 가스공급홀(11)을 통해 상기 전원전극(10)과 접지전극(20) 사이로 공급된 가스는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전원전극(10)의 외면과 접지전극(20)의 내면을 따라 확산, 이동되면서 상기 전원전극(10)과 접지전극(20) 사 이의 이격공간상에 고르게 분산되며 플라즈마를 생성하게 되고, 상기 분사통공(21)을 통해 최종적으로 외부 분사가 이루어지게 된다.

상기 가스공급장치는, 상기 전원전극의 가스공급홀(11)을 통해 상기 전원전극(10)과 접지전극(20) 사이로 가스의 공급이 이루어지도록 상기 전원전극(10) 내부로 가스를 공급하는 구성요소로, 기존의 가스공급장치가 전원전극과 접지전극간의 이격공간 사이로 가스를 공급하도록 별도의 가스공급포트를 구비한 구조를 가지는 것과 달리, 본 발명에서는 상기 가스공급장치와 가스공급홀(11)을 구비함으로써 상기 전원전극(10)이 단순한 전극의 기능만을 하는 것이 아니라 가스공급포트로써의 기능을 수행하게 된다.

상기 전원전극의 가스공급홀(11) 또는 접지전극의 분사통공(21)은, 본 발명의 제1실시예와 같이 상기 전원전극(10) 및 접지전극(20)의 길이방향을 따라 이격되게 배치되는 원형홀의 형태를 가지는 실시예, 상기 전원전극(10) 및 접지전극(20)의 길이방향을 따라 연장형성되는 직선형 슬릿의 형태를 가지는 실시예를 포함하여, 가스의 공급과 외부분사를 구현가능하도록 형성된다면 특정한 형상과 설치구조로 한정되지 않는다.

본 발명의 제1실시예와 같이 상기 접지전극의 분사통공(21)을 형성시킴에 있어서, 상기 전원전극의 가스공급홀(11)과 반대되는 위치에, 상기 전원전극의 가스공급홀(11)의 가스유동방향과 반대되는 방향으로 분사가 이루어지도록 형성시키면, 상기 가스공급홀(11)에서 상기 분사통공(21)까지의 이격거리가 최대가 되어, 상기 가스공급홀(11)에서 상기 분사통공(21)까지 이동중인 가스의 확산 및 분산이 상기 전원전극(10)과 접지전극(20)간의 이격공간상에서 보다 고르게 이루어질 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 상압 플라즈마 발생장치는, 상기 전원전극(10)과 접지전극(20) 사이로 공급된 가스가 상기 분사통공(21)측으로 이동되는 중에 상기 전원전극(10)과 접지전극(20) 사이에서 균일하게 확산 분포가 이루어지게 됨에 따라, 기존과 동일한 형상의 가스공급홀을 통해 가스공급이 이루어지더라도 피처리대상물(40) 전반에 걸쳐 보다 안정적이고 균일한 처리가 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 상기 전원전극(10) 자체가 가스공급포터의 기능을 하게 되어 별도의 가스공급포터를 구비할 필요가 없으며, 곡면형상을 가짐으로써 동일한 체적 내에 보다 연장된 가스유동경로 및 반응경로와, 이에 비례한 가스의 확산 및 분산효율을 가지게 되므로, 상압 플라즈마 발생장치의 소형화를 구현가능하고 한정된 공간상에 보다 안정적으로 설치가 이루어질 수 있도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합적용한 실시예와 함께 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

도 1은 일반적인 상압 플라즈마 세정장치를 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 상압 플라즈마 발생장치의 제1실시예를 도시한 단면개략도.

도 3은 도 2의 요부투시사시도.

<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명>

10 : 전원전극 11 : 가스공급홀

20 : 접지전극 21 : 분사통공

30 : 간격고정구 40 : 피처리대상물

Claims (5)

1. 원형 단면형상을 가지며, 가스공급홀(11)이 길이방향을 따라 연속되게 관통형성된 전원전극(10);

   상기 전원전극(10)의 외면과 이격간격을 두고 설치되며, 상기 전원전극(10)과 반응하여 생성된 플라즈마 가스가 통과가능한 분사통공(21)이 구비된 접지전극(20); 및

   상기 전원전극의 가스공급홀(11)을 통해 상기 전원전극(10)과 접지전극(20) 사이로 가스의 공급이 이루어지도록 상기 전원전극(10) 내부로 가스를 공급하는 가스공급장치;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 발생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 접지전극의 분사통공(21)은,

   상기 전원전극의 가스공급홀(11)과 반대되는 위치에, 반대되는 분사방향을 가지도록 관통형성되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 발생장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 전원전극의 가스공급홀(11) 또는 접지전극의 분사통공(21)은,

   상기 전원전극(10) 및 접지전극(20)의 길이방향을 따라 이격되게 배치되는 원형홀인 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 발생장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 전원전극의 가스공급홀(11) 또는 접지전극의 분사통공(21)은,

   상기 전원전극(10) 및 접지전극(20)의 길이방향을 따라 연장형성되는 직선형 슬릿인 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 발생장치.
5. 제1항에 있어서,

   일정한 너비를 가지고, 상기 전원전극(10)의 외면과 접지전극(20)의 내면에 내측단부와 외측단부가 각각 접속되게 설치되는 간격고정구(30);

   를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 발생장치.

Images