JP5594820B2 - 均一な常圧プラズマ発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、常圧プラズマ発生装置に係り、特に、安定した電圧を供給することによって、常圧で均一で安定的にプラズマを発生させうる装置に関する。

プラズマは、イオンやラジカルのような多量の反応性核種（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｓｐｅｃｉｅｓ）のフラックスを発生させるために、産業的に物体の表面処理のために多く使われている。従来、プラズマを用いる工程でプラズマは、真空状態のチャンバ（ｃｈａｍｂｅｒ）内で高温−高圧で発生する。このような従来のプラズマ工程では、プラスチックのように融点が低い材料の処理には制約がある。また、チャンバを真空状態で保持するための追加的なコストがかかり、チャンバという空間内でプラズマ処理がなされるので、被処理物のサイズが制約される問題点がある。

このような問題点を克服するために、均一で安定した低温プラズマを真空ではない常圧状態で発生させる必要がある。以下で、常圧と言えば、大気圧または大気圧付近の圧力状態を言う。常圧プラズマ（または、低温プラズマ）を利用すれば、プラスチックのように融点が低い材料の表面処理時に表面が溶けて変形されるか、物性が変わることを防止して、プラスチックのような材料の表面処理が可能となる。また、常圧プラズマを利用すれば、製品の生産工程中にもプラズマ表面処理を連続的にできて、生産性を画期的に増加させることができる。また、チャンバ内に真空を形成させるためのコストが節約され、被処理物のサイズに対する制約が緩和される。

図１は、低温常圧プラズマ発生装置の一例を示すブロック図である。図１に示された常圧プラズマ発生装置は、本出願の発明者が発明して登録された特許文献１に開示されている。

プラズマ発生装置１００は、電源極１１０、メインプラズマ接地極１２０、補助プラズマ接地極１３０、ガス流入経路１４０、及び電源１５０を含む。

電源極１１０は、長い円筒状である。メインプラズマ接地極１２０は、電源極１１０の下方に設けられ、補助プラズマ電極１３０は、電源極１１０の側方に設けられる。また、電源極１１０は、誘電体膜１１１によって取り囲まれており、電源極１１０と補助プラズマ接地極１３０との間には、ガスを供給するためのガス流入経路１４０が形成されている。

電源１５０は、電源極１１０にＲＦ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源を印加する。図１では、電源１５０からのＲＦ電源を電源極１１０にマッチング（ｍａｔｃｈｉｎｇ）させるためのマッチングボックス（ｍａｔｃｈｉｎｇ ｂｏｘ：ＭＢ）１５１をさらに含むことが望ましい。

ガス流入経路１４０は、第１流入路１４１、第２流入路１４３、複数のオリフィス１４５、及びガス混合空間１４７からなる。第１流入路１４１は、外部からガスが流入される経路であり、第２流入路１４３は、第１流入路１４１と連通されて電源極１１０と平行に形成される。複数のオリフィス１４５は、第２流入路１４３に連通されるように電源極１１０の長手方向に沿って形成される。ガス混合空間１４７は、それぞれのオリフィス１４５と連通されて電源極１１０に沿って長手方向に形成され、電源極１１０と補助プラズマ接地電極１３０との間の放電空間に連通される。被処理物Ｍは、電源極１１０とメインプラズマ接地極１２０との間の空間に移送される。

図１のプラズマ発生装置１００は、電源極１１０の側面に補助プラズマ接地極１３０が隣接するように設けられており、低い電圧でも補助プラズマを生成させ、補助プラズマを通過したガスはエネルギーが増加した状態にあるために、低い電圧でも電源極１１０とメインプラズマ接地極１２０との間の反応空間を通過するガスをプラズマ状態で作ることができる。

しかし、図１のプラズマ発生装置１００は、円筒状の電源極１１０の一端に電源１５０が連結されるので、電源１５０からのＲＦ電源が電源極１１０の長手方向に均一に印加されない問題点があり、これにより、プラズマが安定的に発生しない問題点がある。

また、従来のプラズマ発生装置１００では、複数のオリフィス１４５の出口が直接電源極１１０に隣接した反応空間に向くようになっており、オリフィス１４５を通過したガスが十分に混合されることができなくなって、混合空間内での圧力分布が均一ではない問題点があり、これにより、電源極１１０の長手方向に沿って均一な圧力のガスが供給されなくなって、プラズマが安定的に発生しない問題点がある。

大韓民国特許公開第１０−５１６３２９号

本発明が解決しようとする技術的課題は、常圧で均一で安定的にプラズマを発生させうるプラズマ発生装置を提供することにある。

前記技術的課題を解決するための本発明の実施形態による常圧プラズマ発生装置は、第１電極、第２電極及びガス供給部材を備える。第１電極は、被処理物に対向配置され、電源が印加される電源プレートを含む。第２電極は、前記第１電極の長手方向に沿って、前記第１電極の前記被処理物との対向面に離隔して配されて放電空間を形成する。ガス供給部材は、前記放電空間にガスを供給するガス供給通路が形成されており、前記第１電極及び前記第２電極を支持する。

前記第１電極は、前記電源プレートを含む電源印加電極、及び前記長手方向に沿って前記電源印加電極の少なくとも一部と連結される少なくとも一つ以上のプラズマ発生電極を備える。前記電源印加電極との連結部分を除いた、前記プラズマ発生電極を取り囲む誘電体をさらに備える。

前記ガス供給部材のうち、前記誘電体と隣接する部分が絶縁体で形成される。

前記電源プレートの幅は、前記プラズマ発生電極の幅より大きい。前記電源印加電極の底面の幅は、前記プラズマ発生電極の上面の幅より小さく、前記プラズマ発生電極は、その上面が、前記電源印加電極の底面全体と当接するように形成される。前記プラズマ発生電極を前記ガス供給部材に固定させるための固定手段をさらに含む。前記電源プレートは、前記第１電極の温度を調節するための温度調節手段を含む。前記温度調節手段は、前記電源プレートの内部を貫通して設けられた温度調節通路である。

前記温度調節通路は、前記電源プレートの内部をジグザグ方向に貫通して設けられる。前記電源プレートは、前記一つ以上のプラズマ発生電極の間にガスを供給するためのガス供給通路を含む。前記ガス供給部材は、絶縁体であり得る。

前記ガス供給通路は、外部からガスが流入されるガス流入路と、前記ガス流入路と連結され、前記長手方向に連通されるように形成されたバッファ空間と、前記バッファ空間と離隔して形成され、前記長手方向に沿って前記放電空間と連結されるように形成された混合空間及び前記バッファ空間から前記混合空間に向けて水平方向に形成された複数のオリフィスと、を含む。

前記ガス流入路は、前記ガス供給部材の上面に複数個形成され、前記バッファ空間は、仕切りによって複数のサブバッファ空間に区分され、前記複数のサブバッファ空間は前記複数個のガス流入路にそれぞれ対応し、前記仕切りを介して隣接したサブバッファ空間は、前記ガスが互いに交換されないように独立的であり、複数個の前記オリフィスを備える。

前記電源の周波数は、４００ｋｈｚ〜６０Ｍｈｚである。前記ガスは、非活性ガスが５０％以上であり、前記非活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、ネオンまたはこれらの混合ガスである。前記被処理物が置かれる第３電極をさらに備え、前記第３電極は、接地と連結されない。前記第３電極と前記被処理物との間に誘電体をさらに備える。前記被処理物が置かれる第３電極をさらに備え、前記第３電極にパルス電源または直流電源を印加する。

本発明による常圧プラズマ発生装置は、安定した電圧を供給することによって、常圧で均一で安定的にプラズマを発生させうる。

また、本発明による常圧プラズマ発生装置は、ガスを放電空間に安定的に供給しうる。

本発明の詳細な説明で引用される図面をより十分に理解するために、各図面の簡単な説明が提供される。
従来の常圧プラズマ発生装置の概路図である。 本発明の実施形態による常圧プラズマ発生装置の斜視図である。 本発明の実施形態による常圧プラズマ発生装置の分解斜視図である。 本発明の実施形態による常圧プラズマ発生装置の電源印加電極とプラズマ発生電極を示す斜視図である。 本発明の実施形態による常圧プラズマ発生装置の電源極を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態による常圧プラズマ発生装置の斜視図である。 図６の常圧プラズマ発生装置のガス供給板を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態によるプラズマ発生装置の斜視図である。 本発明また他の実施形態によるプラズマ発生装置の構造を示す断面図である。 図９の構造を有するプラズマ発生装置のガス供給板を示す斜視図である。 プラズマ発生装置の第３接地について説明する概念図である。 プラズマ発生装置の第３接地について説明する概念図である。 プラズマ発生装置の第３接地について説明する概念図である。 本発明の多様な実施形態を説明するための図である。 本発明の多様な実施形態を説明するための図である。 本発明の多様な実施形態を説明するための図である。 本発明の多様な実施形態を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳しく説明する。各図面に付された同じ参照符号は、同じ部材を表わす。

図２は、本発明の実施形態による常圧プラズマ発生装置の斜視図であり、図３は、本発明の実施形態による常圧プラズマ発生装置の分解斜視図である。

図２及び図３を参照すれば、常圧プラズマ発生装置２００は、ガス供給部材２１０、第１連結部材２２０、第２連結部材２３０、蓋２４０、第１ガス供給板２５０ａ、第２ガス供給板２５０ｂ、電源印加電極２６０とプラズマ発生電極２７０とを含む第１電極、コネクタ２８０を含み、プラズマ発生電極２７０を取り囲む誘電体２７１をさらに含みうる。

また、図面に示していないが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者は、常圧プラズマ発生装置２００が、第１電極とともに放電空間を形成させるための第２電極を含むことが分かる。以下、図３ないし図７を参照して、プラズマ発生装置２００の構成及び動作について詳しく説明する。

第１電極は、被処理物に対向配置される。図３に示されたように、本発明の第１電極は、電源印加電極２６０とプラズマ発生電極２７０とからなり、電源印加電極２６０は電源プレートを含む。本実施形態では、電源がプラズマ発生電極２７０に安定して印加される。プラズマ発生電極２７０が長くなる場合、電源プレートの面積を広くすることによって、電源を均一にプラズマ発生電極２７０に印加することができる。

電源プレートの面積が広くなると、複数のプラズマ発生電極が配置されて電源印加電極２６０に連結されることがある。但し、以下では、説明の便宜上、プラズマ発生電極２７０が一つであると仮定して動作を説明する。

ここで、前記電源の周波数は、４００ｋｈｚ〜６０Ｍｈｚの範囲である。すなわち、本発明のプラズマ発生装置は、高周波電圧を使う。また、使われるガスは、非活性ガスが５０％以上であり、前記非活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、ネオンまたはこれらの混合ガスである。

図３に示されたように、第１電極のプラズマ発生電極２７０は、被処理物に対向するように配置される。またプラズマ発生電極２７０は、半円状の棒形に形成されている。しかし、プラズマ発生電極２７０の形状はこれに限定されず、例えば四角柱状であってもよい。すなわち、被処理物と対向するプラズマ発生電極２７０の表面の形状は、プラズマ発生電極２７０の形状によって変化させうる。

また、プラズマ発生電極２７０は、長手方向に電源印加電極２６０の少なくとも一部と連結される。

この際、プラズマ発生電極２７０の長手方向に安定した電源を印加するために、電源印加電極２６０の上面、すなわち、電源プレートの幅は、プラズマ発生電極２７０の上面の幅より大きいことが望ましい。

一方、電源印加電極２６０の底面の幅は、プラズマ発生電極２７０の上面の幅より小さいことが望ましい。以下では、図４及び図５を参照して、電源印加電極２６０とプラズマ発生電極２７０とがどのように連結されるかについて説明する。

本発明の実施形態では、プラズマ発生電極２７０の長手方向に安定した電源を印加するために、電源印加電極２６０が断面Ｔ字状に形成される。また、プラズマ発生電極２７０は、その上面が、電源印加電極２６０の底面全体と当接するように形成される（図３及び図４参照）。これにより、電源印加電極２６０とプラズマ発生電極２７０との連結面積が広くなり、プラズマ発生電極２７０の長手方向に安定した電源が印加されうる。

電源印加電極２６０とプラズマ発生電極２７０とには、相互間の連結のための一つ以上の連結ホールが設けられ、一つ以上の連結ホールを通じて、多様な連結手段（ボルトなど）を用いて電源印加電極２６０とプラズマ発生電極２７０とが互いに連結される。

一方、プラズマ発生装置２００は、プラズマ発生電極２７０を取り囲む誘電体２７１をさらに備えることができる。図３に示されたように、誘電体２７１は、電源印加電極２６０との連結部分を除いた、プラズマ発生電極２７０を取り囲むことが望ましい。この際、誘電体２７１の材料は、クォーツ、ガラス、シリコン、アルミナ、セラミックのうち少なくとも何れか一つであることが望ましい。

図３には、プラズマ発生電極２７０の上面が電源印加電極２６０の底面全体と当接する構造が開示されており、誘電体２７１がプラズマ発生電極２７０を取り囲んでいる。

一方、プラズマ発生電極２７０と電源印加電極２６０との構造は、図４に開示されたようにプラズマ発生電極の上面の一部のみが電源印加電極２６０の底面の一部と当接する構造であり得る。この場合、電源印加電極２６０と当接しないプラズマ発生電極２７０の部分は、図４に示されたように、誘電体２７１によって完全に取り囲まれうる。すなわち、電源印加電極２６０と当接する部分を除いて誘電体２７１が全体を取り囲んでいる。このような構造は、誘電体２７１の亀裂防止を図りうる。

図６を参照すれば、プラズマ発生装置２００は、プラズマ発生電極２７０をガス供給部材２１０に固定させるための固定手段２９０をさらに含みうる。本発明の実施形態で、電源印加電極２６０と連結されるプラズマ発生電極２７０は、固定手段２９０に連結され、固定手段２９０がガス供給部材２１０に固定されることによって、第１電極の全体がガス供給部材２１０に固定されることができる。

また、本発明の実施形態によるプラズマ発生装置で、電源プレートは、第１電極の温度を調節するための温度調節手段（図示せず）を含みうる。図３に示されたように、電源供給電極２６０の上面である電源プレートは、所定の厚さを有し、所定の厚さを有する電源プレートに温度調節手段を設置することによって、第１電極の温度を調節することができる。

本発明の実施形態で、温度調節手段は、電源プレートの内部を貫通して設けられる温度調節通路（図示せず）であり得る。温度調節通路に水のような液体流すことによって、電源プレートの温度を高めるか低めることができ、電源プレートの温度を高めるか低めることによって、第１電極の全体の温度を調節することができる。また、温度調節の効率をさらに向上させるために、設けられる温度調節通路は、電源プレートの内部をジグザグ方向に貫通して設けられることが望ましい。

一方、第２電極は、第１電極の長手方向に沿って、第１電極の被処理物との対向面に離隔して配されて放電空間を形成する。図２及び図３に開示された構造では、後述するガス供給板２５０ａ、２５０ｂの下の部分が第２電極の役割を果たす。プラズマ発生電極２７０と第２電極との間にガスが混合される混合空間２５１ａ、２５１ｂが形成される。

前述したように、第１電極とともに放電空間を形成する第２電極の構成及び動作については、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者に広く知られているので、これについての具体的な説明は省略する。

ガス供給部材２１０には、放電空間にガスを供給するためのガス供給通路が形成されている。また、第１電極は、ガス供給部材２１０によって支持される。ガス供給通路の具体的な構成及び動作については、引き続き関連した部分で詳しく説明する。

第１及び第２連結部材２２０及び２３０には、ガス供給部材２１０との連結のための複数の連結ホールが設けられ、多様な連結手段（ボルトなど）を用いて第１及び第２連結部材２２０及び２３０とガス供給部材２１０とが連結される。

第１連結部材２２０には、外部の電源を連結するための電源連結ホール２２１と外部からガスを供給するためのガス供給ホール２２３とが設けられる。外部からの電源は、電源連結ホール２２１を通じて連結されたコネクタ２８０に印加され、コネクタ２８０は、外部から印加される電源を第１電極２６０、２７０の電源プレートに印加する。コネクタ２８０と電源プレートは、多様な形態で互いに連結され、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者は、このような連結に対して容易に理解することができる。

外部からのガスは、ガス供給ホール２２３を通じてガス供給部材２１０のガス供給通路に供給される。一般的に、ガスは、ガス供給手段（ホースなど）を通じてガス供給ホール２２３に供給される。本発明の実施形態で、ガス供給手段が連結されるように、連結手段がガス供給ホール２２３の入口に設けられることもある。

ガスの円滑な流入のために、ガス供給ホール２２３の入口は、広く形成されることが望ましい。また、ガス供給部材２１０に設けられるガス流入路２５５ａ、２５５ｂ（図５参照）にガスを流入させるために、第１連結部材２２０の幅方向にガス誘導路（図示せず）が形成される。この際、ガス誘導路は、ガス供給ホール２２３及びガス流入路２５５ａ、２５５ｂと連通されるように形成される。ガス誘導路と連結されるガス供給通路の構成については、引き続き関連した部分で詳しく説明する。

図６は、本発明の他の実施形態による常圧プラズマ発生装置の斜視図であり、図７は、図６の常圧プラズマ発生装置のガス供給板を示す斜視図である。以下では、図５〜図７を参照して、本発明の実施形態によるプラズマ発生装置にガスが供給される構成及び動作について詳しく説明する。

本発明の実施形態で、ガス供給通路は、ガス供給部材及びガス供給板に沿って形成されている。ガス供給通路は、ガス流入路２５５ａ、２５５ｂ、バッファ空間２５３ａ、２５３ｂ、混合空間２５１ａ、２５１ｂ、及び複数のオリフィス２５２ａを含む。

前述したように、ガス供給ホール２２３を通じて外部から流入されるガスは、ガス供給ホール２２３及びガス流入路２５５ａ、２５５ｂと連通されるように形成されるガス誘導路を通じて、ガス流入路２５５ａ、２５５ｂに流入される。図６に示されたように、ガス供給通路は、第１電極を中心に左側と右側とが互いに対称的な構造を有するので、以下では、右側のガス供給通路を例に説明する。

ガス流入路２５５ａは、第１電極に沿って第１電極の長手方向に形成される。ガス流入路２５５ａには、ガスをバッファ空間２５３ａに供給させるためのホールが形成される。したがって、ガス流入路２５５ａは、第１電極の長手方向にガス供給部材２１０の全体の長さに対して形成される必要がなく、バッファ空間２５３ａへのガス供給のためのホールまで形成されることで十分である。一方、バッファ空間２５３ａへの円滑なガス供給のために、本発明の実施形態では、ガス供給のためのホールを複数個設けることもできる。

バッファ空間２５３ａは、ガス供給のためのホールを通じてガス流入路２５５ａと連結され、第１電極の長手方向に形成される。ガス流入路２５５ａを通じてバッファ空間２５３ａに供給されたガスは、バッファ空間で第１電極の長手方向に均一にバッファリングされる。

バッファ空間２５３ａで均一にバッファリングされたガスは、複数のオリフィス２５２ａを通じて混合空間に供給される。図７の第１ガス供給板２５０ａに示されたように、本発明の実施形態で、複数のオリフィス２５２ａは、第１ガス供給板に沿って所定の間隔で混合空間２５１ａに向けて水平方向に形成される。

混合空間２５１ａは、バッファ空間２５３ａと離隔して形成され、第１電極の長手方向に沿って放電空間と連結されるように形成される。図６及び図７に示されたように、混合空間２５１ａは、垂直方向に形成される垂直空間と、放電空間と連結される水平空間を含む。水平方向に形成された複数のオリフィス２５２ａを通じて混合空間２５１ａに供給されるガスは、垂直内壁に衝突することで垂直空間でもう一度均一にバッファリングされ、垂直空間で均一にバッファリングされたガスは、酸素と混合されて放電空間に供給される。

前述したように、本発明の実施形態によるプラズマ発生装置２００で、ガス供給通路を通じて放電空間に供給されるガスは、バッファ空間２５３ａでのみだけではなく、混合空間２５１ａでも均一にバッファリングされることによって、２回にわたって均一にバッファリングされる。したがって、本発明の実施形態によるプラズマ発生装置で放電空間に供給される混合ガスの均一度は、従来に比べて著しく向上する。

一方、図５を参照すれば、ガス供給部材２１０のうち誘電体２７１と隣接する部分（円状の点線部分）２１０ａを絶縁体で形成することができる。この部分２１０ａが絶縁体ではない場合、プラズマ発生電極２７０と誘電体２７１及びガス供給部材２１０のうち誘電体２７１と隣接する部分２１０ａは、キャパシタを形成し、これは、直ちにプラズマ発生電極２７０に印加される電力を消耗する。したがって、この部分２１０ａを絶縁体で形成すれば、キャパシタの形成を防止してキャパシタで消耗される電力量を減少させ、プラズマ発生電極２７０とガスの反応を高めてプラズマ発生効率を向上させることができる。

また、ガス供給部材２１０の全体を絶縁体で作ることができ、そうすれば、ガス供給部材２１０のうち誘電体２７１と隣接する部分２１０ａによるキャパシタ形成を自然に防止し、プラズマ発生効率を高めうる。

図５のプラズマ発生電極２７０を説明すれば、図４に示されたプラズマ発生電極２７０と異なってプラズマ発生電極２７０の内部に孔２７０ａが形成される。この孔２７０ａに水などの温度調節物質を注入し、プラズマ発生電極２７０の温度を直接調節することができる。

以上では、バッファ空間２５３ａ、２５３ｂにガスを流入させるためのガス流入路２５５ａ、２５５ｂが長手方向に形成される実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者は、ガス流入路が他の形態でも具現可能であるということが分かり、その一例が図８に示されている。

図８は、本発明の他の実施形態によるプラズマ発生装置の斜視図であって、ガス流入路２５５ａ’、２５５ｂ’の構成を除き、図８のプラズマ発生装置は、図２のプラズマ発生装置２００と同一である。すなわち、図８のプラズマ発生装置で、ガス流入路２５５ａ’、２５５ｂ’は、ガス供給部材の上面で垂直方向に形成され、バッファ空間２５３ａに連結される。

図９は、また他の実施形態によるプラズマ発生装置の構造を示す断面図である。また、図１０は、図９の構造を有するプラズマ発生装置のガス供給板を示す斜視図である。

図９のプラズマ発生装置は、ガス流入路２５５ａ１、２５５ａ２、２５５ａ３がガス供給部材の上面で垂直方向に形成される点は、図８のプラズマ発生装置と同一である。しかし、ガス供給板の構造が異なる。図９と図１０とを参照すれば、ガス供給板のバッファ空間は、複数個のガス流入路２５５ａ１、２５５ａ２、２５５ａ３にそれぞれ対応するサブバッファ空間２５３ａ１、２５３ａ２、２５３ａ３を備える。そして、隣接したサブバッファ空間２５３ａ１、２５３ａ２、２５３ａ３は、ガスが互いに交換されないように独立的であり、複数個のオリフィス２５２ａをそれぞれ備える。

図９と図１０とに開示された構造を有するプラズマ発生装置は、ガスを選択的にプラズマ発生電極に供給することができる構造である。すなわち、ガス流入路２５５ａ１にのみガスを注入する場合、ガスは、サブバッファ空間２５３ａ１のオリフィス２５２ａを通じてプラズマ発生電極に注入され、プラズマは、ガスが供給される部分にのみ形成される。

バッファ空間は、仕切りＰによってサブバッファ空間２５３ａ１、２５３ａ２、２５３ａ３に区分されており、互いに独立的であって、それぞれのサブバッファ空間２５３ａ１、２５３ａ２、２５３ａ３には、対応するガス流入路２５５ａ１、２５５ａ２、２５５ａ３を通じてのみガスを注入することができる。したがって、プラズマ発生電極の一部の領域にのみプラズマを発生させうる。

図１１ないし図１３は、プラズマ発生装置の第３接地について説明する概念図である。

図１１を参照すれば、本発明の実施形態によるプラズマ発生装置は、第３電極３００をさらに備える。第３電極３００には、被処理物ＰＳが置かれてプラズマガスによって処理される。一般的に、真空状態でのプラズマ処理装置や低周波電圧を用いるプラズマ処理装置では、第３電極３００を接地に連結する。低周波電圧を用いる場合、第３電極３００を接地しなければ、プラズマが発生しないこともあるためである。しかし、本発明の実施形態によるプラズマ発生装置は、高周波電源を用いるために第３電極３００を接地しなくても、プラズマを発生させうる。

図１２を参照すれば、第３電極３００と被処理物ＰＳとの間に誘電体３１０をさらに備えることができる。印加される電圧が高くなれば、第１電極と第３電極３００との間でアークが発生することがあるが、被処理物ＰＳ下に誘電体３１０を置くことによって、アークの発生を防止することができる。

図１３を参照すれば、被処理物ＰＳが置かれる第３電極３００にパルス電源または直流電源ＢＳを印加することができる。パルス電源または直流電源ＢＳを印加すれば、発生したプラズマガスの陰イオンまたは陽イオンが加速されて蒸着やエッチング時にその効果が向上する。

以上では、第１電極に一つのプラズマ発生電極２７０が設けられる実施形態について説明したが、本発明は、このようなプラズマ発生電極２７０の構成に制限されるものではない。本発明のプラズマ発生装置には、一つ以上のプラズマ発生電極が設けられることができ、このような本発明の多様な実施形態が、図１４ないし図１７に示されている。

説明の便宜上、図１４ないし図１７の実施形態は概念的に示されているが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者は、前述した本発明の思想が、図１４ないし図１７の多様な実施形態に適用可能であるということが分かる。また、図１４ないし図１７には、一つまたは三つのプラズマ発生電極が設けられる構成について示されているが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者は、本発明が、このようなプラズマ発生電極の個数に制限されるものではないということが分かる。

まず、図１４は、図２ないし図７を参照して説明した本発明の実施形態についての概念図である。図１５は、図１４を変更したものである。

一方、図１６及び図１７を参照すれば、プラズマ発生装置の電源極（すなわち、第１電極）は、電源が印加される電源プレート、及び少なくとも一つのプラズマ発生電極を含みうる。この際、少なくとも一つのプラズマ発生電極は、長手方向に少なくとも一部が前記電源プレートと連結される。

図１６は、プラズマ発生電極の数が複数個、すなわち、三つである場合の実施形態である。図１６に示されたように、プラズマ発生電極は誘電体で覆われており、三つのプラズマ発生電極の間も誘電体で満たされている。図１７は、プラズマ発生電極の間が誘電体で満たされていない実施形態である。図１７に示されたように、それぞれのプラズマ発生電極は誘電体で覆われており、ガス供給通路の以外にそれぞれのプラズマ発生電極の間にもガスが供給される。したがって、図１７に示された実施形態で、電源プレートには、プラズマ発生電極の間にガスを供給するためのガス供給通路が設けられ、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者は、電源プレートにガス供給通路を設置する構成について容易に理解することができる。

以上、図面と明細書とで最適の実施形態が開示された。ここで、特定の用語が使われたが、これは、単に本発明を説明するための目的で使われたものであって、意味限定や特許請求の範囲に記載の本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想によって決まるべきである。

本発明のプラズマ発生装置は、様々なプラズマ処理分野に利用されうる。

Claims (12)

1. 被処理物に対向配置され、電源が印加される電源プレートを含む第１電極と、
   前記第１電極の長手方向に沿って、前記第１電極の前記被処理物との対向面に離隔して配されて放電空間を形成する第２電極と、
   前記放電空間にガスを供給するガス供給通路が形成されており、前記第１電極及び前記第２電極を支持するガス供給部材とを備え
   前記第１電極は、前記電源プレートを含む電源印加電極と、前記長手方向に沿って前記電源印加電極の底面と連結される少なくとも一つ以上のプラズマ発生電極とを備え、
   前記電源印加電極との連結部分を除いた、前記プラズマ発生電極を取り囲む誘電体をさらに備え、
   前記電源プレートの幅は、前記プラズマ発生電極の幅より大きく、前記電源印加電極の底面の幅は、前記プラズマ発生電極の上面の幅より小さく、前記プラズマ発生電極は、その上面が、前記電源印加電極の底面全体と当接するように形成され、
   前記ガス供給部材のうち、前記誘電体と隣接する部分が絶縁体で形成されており、
   前記ガス供給通路は、外部からガスが流入されるガス流入路と、前記ガス流入路と連結され、前記長手方向に連通されるように形成されたバッファ空間と、前記バッファ空間と離隔して形成され、前記長手方向に沿って前記放電空間と連通されるように形成された混合空間と、前記バッファ空間から前記混合空間に向けて水平方向に形成された複数のオリフィスとを含み、
   前記ガス流入路は、前記ガス供給部材の上面に複数個形成され、前記バッファ空間は、仕切りによって複数のサブバッファ空間に区分され、前記複数のサブバッファ空間は前記複数個のガス流入路にそれぞれ対応し、前記仕切りを介して隣接したサブバッファ空間は、前記ガスが互いに交換されないように独立的であり、複数個の前記オリフィスを備えるプラズマ発生装置。
2. 前記プラズマ発生電極を前記ガス供給部材に固定させるための固定手段をさらに備える請求項１に記載のプラズマ発生装置。
3. 前記電源プレートは、前記第１電極の温度を調節するための温度調節手段を備える請求項１に記載のプラズマ発生装置。
4. 前記温度調節手段は、前記電源プレートの内部を貫通して設けられた温度調節通路である請求項３に記載のプラズマ発生装置。
5. 前記温度調節通路は、前記電源プレートの内部をジグザグに方向を偏向しながら貫通して設けられている請求項４に記載のプラズマ発生装置。
6. 前記電源プレートは、前記一つ以上のプラズマ発生電極の間にガスを供給するためのガス供給通路を含む請求項１に記載のプラズマ発生装置。
7. 前記ガス供給部材は、絶縁体である請求項１に記載のプラズマ発生装置。
8. 前記電源の周波数は、４００ｋｈｚ〜６０Ｍｈｚである請求項１に記載のプラズマ発生装置。
9. 前記ガスは、非活性ガスが５０％以上であり、前記非活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、ネオンまたはこれらの混合ガスである請求項１に記載のプラズマ発生装置。
10. 前記第１電極と対向するように配置され、前記被処理物が置かれる第３電極をさらに備え、前記第３電極は、接地と連結されない請求項１に記載のプラズマ発生装置。
11. 前記第３電極と前記被処理物との間に誘電体をさらに備える請求項１０に記載のプラズマ発生装置。
12. 前記第１電極と対向するように配置され、前記被処理物が置かれる第３電極をさらに備え、前記第３電極にパルス電源または直流電源を印加する請求項１に記載のプラズマ発生装置。

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