JP6788615B2

JP6788615B2 - 表面処理用線形誘電体バリア放電プラズマ発生装置

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Publication number: JP6788615B2
Application number: JP2017559699A
Authority: JP
Inventors: リム，ユボン; リー，ウォノ; パク，サンウ
Original assignee: プラズマップカンパニー，リミテッド
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2036-05-18
Also published as: KR20160136551A; WO2016186431A1; KR101682903B1; CN107624268B; CN107624268A; JP2018521454A

Description

本発明は、常圧で誘電体バリア放電（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅ：ＤＢＤ）を用いる線形プラズマ発生装置に関するものとして、より詳細には、電源電極、接地電極、その間の誘電体バリア層で構成され、大気圧プラズマを発生させてウェハ、フィルムなどの表面処理が可能な線形プラズマ発生装置に関する。

韓国登録特許第１０-０７６０５５１は、表面処理のために常圧状態で均一かつ安定した大面積プラズマ発生装置を開示している。棒状の高周波電力がマッチング回路を通じて印加される第１電極と、長さ方向に一定距離が離隔されて放電空間を形成するように配置された第２電極と、安定的なプラズマ放電のために第１電極を全て包んでいる誘電体バリア層と、を含むことを特徴としている。しかし、登録特許第１０-０７６０５５１では、第１電極を包む誘電体の表面に溜まる電荷による局所的な電場の形成によって処理対象体の間でアークが発生し、結果的に不良が発生するという問題を有している。特に、二次電池の分離膜合着工程において、薄い誘電体分離膜の表面処理を通じて接着力を向上させるための常圧プラズマを用いた表面処理において、アークの発生は薄いフィルムに小さな穴を形成することもあるが、これは直接的な不良の原因になる。

このようなプラズマアーク発生による不良発生を制御するプラズマ表面処理技術で提案された解決策として間接的な誘電バリア放電方式のプラズマ発生装置がある。高電圧が印加される電極部を誘電体層で包み、電極部と誘電体層全体をハウジングで包んで、外部に高い電位が露出しないようにし、アークが装置の外に出ないようにする方式であり、装置内部で発生したプラズマ処理ガスを噴射する方式で表面処理する技術である。

韓国登録特許第１０-１５０３９０６は、表面処理のために処理対象体に加わる損傷を除去するために、間接的なプラズマを用いるプラズマ反応器を開示している。一般的に接地電極が連結されるハウジングとハウジング内部に配置された高周波電力が印加される電極部、電極部を全て包んでいる誘電体バリア層、電力が印加される電極部及び誘電体バリア層と一定の距離を維持して配置される下部接地電極部を含むことを特徴としている。ここで、下部接地電極部と電力が印加される電極部との間で発生する大気圧プラズマとガスを噴射できる多数の穴が形成されており、噴射されるガスで二次放電（ａｆｔｅｒｇｌｏｗ）を通じて間接的にフィルムのような対象体の表面処理を行うことができる。しかし、登録特許第１０-１５０３９０６では、間接的なプラズマを通じてアーク発生を大幅に減らすことができるが、表面処理工程の効率が大きく下がるため、高い生産性を確保することが難しいという問題点を有している。

従来の技術は、誘電体バリア放電を用いて生産性を高めるために、直接的に処理する方法と安定性を確保するための間接的に処理する方法の技術を提案した。しかし、高い生産性を有するとともに安定性を確保する結果を期待することが困難である。

したがって、直接的な誘電体バリア放電を用いるプラズマ表面処理を行うとともに、アークの発生を防止して工程の安定性を確保するプラズマ発生装置に対する技術が必要である。

それ故、本発明者は、直接的な誘電体バリア放電を用いたプラズマ処理工程で誘電体の表面に溜まる蓄電電荷（ｓｕｒｆａｃｅａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｃｈａｒｇｅ）の捕獲が可能なプラズマ発生装置技術を開発するために研究を重ねた末に、安定的なプラズマ放電と高い生産性を有する誘電体バリアプラズマ発生装置として本発明を完成するようになった。

本発明が解決しようとする課題は、直接的な誘電体バリア放電を用いるプラズマ発生装置で表面蓄電電荷の捕獲を通じて安定的なプラズマ表面処理ができる直接的なプラズマ発生装置を提供することにある。

本発明が解決しようとする他の課題は、直接的なプラズマ放電に二次放電（ａｆｔｅｒｇｌｏｗ）をともに用いて、従来の直接的なプラズマ発生装置の生産効率より、さらに効率的かつ直接的なプラズマ発生装置を提供することにある。

本発明が解決しようとする課題は、上述した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は、以下の記載から当業者に明確に理解される。

本発明の一実施例による誘電体バリア放電プラズマ発生装置は、１方向に延長される角を含む電源電極と、前記電源電極の一つの角を露出させ、前記電源電極と一定の間隔を有して前記第１方向に延長される接地電極と、前記電源電極と前記接地電極との間に介在され、前記電源電極の角を包むように配置された誘電体バリア層と、前記電源電極の角の方向にガスを噴射し、前記第１方向に一定の間隔を置いて配列され、前記接地電極に形成された複数のノズルと、前記電源電極に交流電力を印加する交流電源と、を含む。前記電源電極の角の上に誘電体バリア放電を行う。

本発明の一実施例において、前記電源電極は二等辺三角柱の形状であり、前記電源電極の頂角は３０度ないし９０度である。

本発明の一実施例において、前記ノズルはガスを噴射する前に前記誘電体バリア層の表面と平行に進行する部位を含む。

本発明の一実施例において、前記ノズルの直径は０.５ミリメートルから１ミリメートルである。

本発明の一実施例において、前記誘電体バリア層の頂点と前記ノズルとの間の距離は、１ミリメートルないし３０ミリメートルである。

本発明の一実施例において、前記接地電極のノズルが配置される部位は、前記第１方向によって面取り処理される。

本発明の一実施例において、前記誘電体バリア層は、前記接地電極と接触する部位に外部導電層をさらに含む。

本発明の一実施例において、前記誘電体バリア層は、前記電源電極と接触する部位に内部導電層をさらに含む。

本発明の一実施例において、前記接地電極は、前記電源電極の左側に配置される左側接地電極及び前記電源電極の右側に配置される右側接地電極を含む。前記ノズルは、前記左側接地電極に形成された複数の左側ノズルと、前記右側接地電極に形成された複数の右側ノズルと、を含む。

本発明の一実施例において、前記左側ノズルは、前記右側ノズルと互いに第１方向にオフセットして配置される。

本発明の一実施例において、前記左側接地電極は、その内部に形成され、前記第１方向に延長される左側ガスバッファ空間を含み、前記右側接地電極は、その内部に形成され、前記第１方向に延長される右側ガスバッファ空間を含む。前記左側バッファ空間は、前記第１方向の両端でガスの供給を受け、前記右側バッファ空間は、前記右側バッファ空間の中間で前記第１方向に垂直な第２方向にガスの供給を受ける。

本発明の一実施例において、前記誘電体バリア層の厚さは、０.５ミリメートルないし２ミリメートルである。

本発明の一実施例において、前記電源電極は二等辺三角柱の形状である。前記電源電極の頂角に対向する辺上に配置された補助誘電体バリア層と、前記補助誘電体バリア層上に配置され、前記接地電極を互いに連結する接地電極カバ部と、をさらに含む。前記補助誘電体バリア層の厚さは、３０ミリメートル以上である。

本発明は、直接的な誘電体バリア放電を用いる線形プラズマ発生装置を提供する。線形プラズマ装置は、ラインの形の大面積基板又はフィルムを連続的に処理することができる。このプラズマ発生装置は、誘電体バリア層表面の蓄電電荷を捕獲するための接地電極が誘電体バリア層表面と接触していて、表面蓄電電荷がアークを発生せず、安定的な表面処理工程が可能にする。前記誘電体表面は、導電膜でコーティングされて、表面蓄電電荷は前記導電膜に沿って移動するため、アーク放電を抑制することができる。

プラズマ発生が意図しない領域で発生すること（寄生放電）を防止するために、誘電体表面に金属薄膜を蒸着又は印刷して加工上発生可能な隙間空間の境界を等電位で形成して寄生放電を完全に遮断することができる。

プラズマは、三角形の形状を有する電源電極とこれを包んでいる誘電体バリア層、誘電体バリア層の外部表面に放電領域（三角形の形状の頂点に連結される線を含む狭いストリップ領域）を除いて包んでいる接地電極、及び前記接地電極に形成された多数のノズルを含む。前記ノズルを通じて工程ガスが供給され、前記放電領域で誘電体バリア放電が行う。

直接的なプラズマ放電を通じた表面処理のために面取り処理をして接地電極の開放領域を大きくすることができ、この時開放された領域の誘電体の表面でのプラズマ放電と流体の流れによる二次放電（ａｆｔｅｒｇｌｏｗ）の効果が期待される。

均一なプラズマ放電及び表面処理のために接地電極の互いに対向する面に形成されたノズルは、互いに交差する多数の穴で形成する。また、ガス注入方式を変えて気体噴射の空間均一度を向上させる。例えば、前記接地電極の一面のガス注入を両端から供給する場合、前記接地電極の他面では中央からガスを供給して線形的空間均一度を大きく改善することができる。

本発明の一実施例によるプラズマ装置は、誘電体バリア放電を通じて直接的なプラズマ表面処理を行う。誘電体バリア層表面に接触して配置された接地電極を備えることによって、前記接地電極は誘電体バリア層表面に蓄積される電荷の捕獲を通じてアーク発生を遮断する。これによって、安定的かつ直接的なプラズマ表面処理工程を行う。また、プラズマ装置の量産性及び信頼性が確保される。また、誘電体バリア層の表面で発生する放電を用いて供給されるガスが二次放電されて、工程効率が向上する。これによって、従来の技術より高い効率を有する表面処理用誘電体バリアプラズマ発生装置を提供することができる。

また、対称面で供給されるガスの供給方式において、互いに補償する方式を用いてプラズマ発生の空間均一度を向上することができ、誘電体バリア層表面に平行すると共に交差して供給される層流（Ｌａｍｉｎａｒｆｌｏｗ）の流れを用いてプラズマガスの伝播効率を向上することができる。これによって高い効率を有する誘電体バリアプラズマ発生装置を提供することができる。

本発明の一実施例による誘電体バリア放電プラズマ発生装置システムを示す。本発明の一実施例による誘電体バリア放電プラズマ発生装置を説明する概念図である。本発明の他の実施例による誘電体バリア放電プラズマ装置を説明する断面図である。図３のプラズマ装置の誘電体バリア層を説明する図面である。本発明のまた他の実施例による誘電体バリア放電プラズマ発生装置を説明する断面図である。図５のプラズマ発生装置の平面図である。ノズルの位置による流量分布を示す図面である。

通常の誘電体バリア放電は、プラズマソースによる分離膜フィルムを損傷させて、製品の不良を誘発することがある。プラズマソース誘電体バリア層の表面に溜まる蓄積電荷は、局所的に高い電場を形成して、高い電流密度のアークを発生させる。蓄電電荷は、誘電体バリア放電（ＤＢＤ）で電流の流れが誘電体層に遮られて誘電体の表面に溜まる電荷（Ｓｕｒｆａｃｅａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄｃｈａｒｇｅ）である。これによって、アーク放電は、フィルム損傷の原因として動作する。このようなアーク放電は、不良率を持続的に発生させる最も主な原因であり、その解決策は記憶電荷形成を抑制することである。

誘電体バリア層は、セラミック表面のマイクロ損傷によって局所的に高い電場を形成し、その電場に従って高い電流密度のアークが発生する。誘電体バリア物質に表面損傷がある場合、不良率が増加する。

従来の直接処理方式誘電体バリア放電は、記憶電荷（ｍｅｍｏｒｙｃｈａｒｇｅ）又は表面電荷によるアーク発生で安定性が低下する問題点を有する。また、二次放電（Ａｆｔｅｒｇｌｏｗ）を用いる間接方式誘電体バリア放電の場合、噴射される流速均一度の確保が難しくて、表面処理の空間均一度の確保が難しい。Ａｆｔｅｒｇｌｏｗを用いる間接方式は、直接処理方式より低い生産性を有する。

本発明の一実施例による誘電体バリア放電プラズマ発生装置は、１）表面電荷の捕獲を通じた安定性を確保し、直接ＤＢＤ方式による高い生産性を有し、Ａｆｔｅｒｇｌｏｗを通じた生産性及び均一度を向上させる。

本発明の一実施例によるプラズマ発生装置において、高電圧印加電極とサセプタ（Ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）との間の距離が遠くなるにつれて、誘電体バリア層の表面でプラズマが放電され、速い流体の流れによって二次放電（ａｆｔｅｒｇｌｏｗ）によって前記サセプタ上に配置された被処理物の露出された表面を親水化処理する。

以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例をさらに詳細に説明する。本発明の利点及び特徴、それを達成する方法は、添付する図面とともに詳細に後述している実施例を参照すれば明らかになる。しかし、本発明は、ここで説明される実施例に限定されず、他の形で具体化される。むしろ、ここで紹介される実施例は、開示された内容が徹底し、完全になるように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝えられるように提供される。本発明は請求項の範疇によって定義される。

明細書全体に渡って、同一の参照番号は同一構成要素を指す。したがって、同一な参照符号又は類似な参照符号は当該図面で言及又は説明されなくても他の図面を参照して説明される。また、参照符号が表示されなくても、他の図面を参照して説明される。

図１は、本発明の一実施例による誘電体バリア放電プラズマ発生装置システムを示す。

図１に示すように、前記誘電体バリア放電プラズマ発生装置システムは、ロールの形で巻かれた分離膜フィルム、前記分離膜フィルムを移送させるローラ９０、及び前記移送された分離膜フィルムを親水化処理するプラズマ装置１００を含む。親水化処理された分離膜フィルムは、貼り合わせ工程に提供される。前記プラズマ装置１００は複数である。

通常に電気化学素子の中で電池（Ｂａｔｔｅｒｙ）に使用される分離膜は、電極の間で互いに電気的に隔離されなければならず、前記電極の間で一定以上のイオン伝導度を維持しなければならない。したがって、このような電池（Ｂａｔｔｅｒｙ）に使用される分離膜は、イオン透過率が高く、機械的強度が良好であり、システム、例えば、バッテリの電解質に使用される化学物質と溶媒に対する長期安定性が良好な薄い多孔性絶縁物質からなる。このようなバッテリで、電気分離膜は永久的に弾性でなければならなく、充電と放電の過程でシステム、例えば、電極パック（ｐａｃｋ）での動きに追いつかなければならない。水溶性電解液を使用するエコバッテリであるＮｉ−ＭＨ二次電池用分離膜は、アルカリ水溶性電解液を使用することによって、耐アルカリ性を有しなければならず、電極間に反応性がないとともに、価格も経済的でなければならない。このような前記Ｎｉ−ＭＨ二次電池用分離膜としてポリオレフィン系高分子物質を適用する場合、疎水性特性によって水溶性アルカリ電解液に対する親和性がないため、Ｎｉ−ＭＨ二次電池に適用するためには別途の親水化処理過程が必須的に伴わなければならない。このような親水化処理過程としては、誘電体バリアプラズマ処理が使用される。

図２は、本発明の一実施例による誘電体バリア放電プラズマ発生装置を説明する概念図である。

図２に示すように、前記誘電体バリア放電プラズマ発生装置１００は、第１方向に延長される角を含む電源電極１１０と、前記電源電極１１０の一つの角を露出させ、前記電源電極１１０と一定の間隔を有して前記第１方向（ｘ軸方向）に延長される接地電極１２０と、前記電源電極１１０と前記接地電極１２０との間に介在され、前記電源電極の角を包むように配置された誘電体バリア層１３０と、前記電源電極１１０の角の方向にガスを噴射し、前記第１方向に一定の間隔を置いて配列され、前記接地電極１２０に形成された複数のノズル１５０と、前記電源電極１１０に交流電力を印加する交流電源１４０と、を含む。前記電源電極１１０の角の上に誘電体バリア放電を行う。

前記誘電体バリア放電プラズマ発生装置１００は、大気圧で工程ガスを用いて電池（Ｂａｔｔｅｒｙ）の分離膜を親水化処理する。前記親水化処理に使用される工程ガスは、酸素（Ｏ_２）、窒素（Ｎ_２）、水素（Ｈ_２）及びアルゴン（Ａｒ）のうち選択された一つ以上を含む。

前記誘電体バリア放電によって処理される被処理物３０は、繊維、金属、ガラス、又はプラスチックである。前記被処理物３０は、可溶性を有するフィルム形状又は固定された形状を有する。被処理物３０は、サセプタ９１上に配置される。前記サセプタ９１は、フィルム又は基板を移動させるローラに変形される。

前記電源電極１１０は二等辺三角柱の形状であり、前記電源電極１１０は第１方向（長さ方向）に延長される。前記三角柱は、第１方向と第２方向に定義される平面で頂角と前記頂角の両側に配置された辺を含む。前記電源電極１１０の頂角は、３０度ないし９０度である。前記電源電極１１０は、金属又は金属合金である。前記電源電極１１０の角は、第３方向（ｚ軸方向）に離隔して配置されて、被処理物３０をプラズマ処理する。前記電源電極１１０は、第１方向に進行する流路１０１を含み、前記流路に加圧空気又は冷媒が流れる。これによって、前記電源電極１１０は冷却される。

前記接地電極１２０は、前記電源電極１１０の角を露出するよう配置される。前記接地電極１１０は、金属又は金属合金である。具体的に、前記接地電極１１０は、前記頂角の両側に配置された辺に対向してそれぞれ配置される。前記電源電極１１０の角には表面電荷又は記憶電荷が蓄積される。前記表面電荷はアーク放電を誘発するので、前記表面電荷は捕獲するために、前記接地電極１１０は前記電源電極１１０の前記角に隣接して配置される。

前記接地電極１２０は、前記電源電極１１０の左側に配置される左側接地電極１２０ａ及び前記電源電極の右側に配置される右側接地電極１２０ｂを含む。前記接地電極１１０と前記電源電極１１０との間の間隔は一定する。前記左側接地電極１２０ａと前記右側接地電極１２０ｂは、前記電源電極１１０に対して対称的に配置される。

前記接地電極１１０は、第１方向に延長される板又は直角三角柱の形状である。前記接地電極１１０は、前記電源電極１１０の角が露出するように配置される。前記左側接地電極１２０ａと前記電源電極との間及び前記右側接地電極１２０ｂと前記電源電極との間に誘電体バリア層が配置される。

前記誘電体バリア層１３０は、プラスチック、セラミックスのような誘電体バリア層である。前記誘電体バリア層１３０は、前記電源電極１１０の外部面の全部又は一部を包むように配置される。前記誘電体バリア層１３０の厚さは、０.５ミリメートルないし２ミリメートルである。前記誘電体バリア層１３０は、薄い板で形成される。前記誘電体バリア層１３０は、前記接地電極と接触する部位に外部導電層１３５及び前記電源電極と接触する部位に内部導電層１３６を含む。前記外部導電層１３５は、前記接地電極と前記外部導電層との間の隙間に寄生放電の発生を除去する。前記内部導電層１３６は、前記電源電極と接触して前記内部導電層と前記電源電極との間の隙間に寄生放電の発生を除去する。前記内部導電層１３６は、前記外部導電層１３５と向かい合うように形成される。これによって、前記電源電極と前記接地電極との間の強い電場が印加される領域で寄生放電の発生が抑制される。前記外部導電層１３５及び前記内部導電層１３６は、銅のような金属材質で、前記誘電体バリア層１３０に直接コーティングされる。又は、前記外部導電層１３５及び前記内部導電層１３６は、導電性薄膜で、接着剤を通じて前記誘電体バリア層１３０に接着される。又は、前記外部導電層及び前記内部導電層は、金属ペーストを印刷して形成される。前記内部導電層１３６は、前記電源電極の角を包むようにコーティングされる。しかし、前記外部導電層１３５は、誘電体バリア放電のために前記電源電極の角で除去されるようにコーティングされる。前記外部導電層１３５は、実質的に前記接地電極の延長を意味する。しかし、前記外部導電層が前記誘電体バリア層の角を包むように配置された場合、誘電体バリア放電は発生しない。したがって、前記外部導電層の開放部分は、誘電体バリア放電の特性を変更する。

前記ノズル１５０は、前記左側接地電極に形成された複数の左側ノズルと前記右側接地電極に形成された複数の右側ノズルとを含む。前記左側ガスバッファ空間は、前記左側接地電極の内部に形成され、前記第１方向に延長される。右側ガスバッファ空間は、前記右側接地電極の内部に形成され、前記第１方向に延長される。前記左側ノズルは、前記左側バッファ空間に連結され、前記右側ノズルは、前記右側バッファ空間に連結される。

前記ノズル１５０は、ガスを噴射する前に前記誘電体バリア層の表面と平行に進行する部位を含む。これによって、前記ノズルは、乱流発生を最小化し、前記誘電体バリア層を冷却しながら、高い流速で被処理物方向に進行される。前記左側ノズルから噴射されたガスの流れと前記右側ノズルから噴射されたガスの流れは、前記電源電極の角の上で交差する。

前記交流電源１４０は、数ｋＨｚないし数十ｋＨｚ水準の周波数を有し、数ｋＷないし数十ｋＷを前記電源電極に供給する。前記交流電源と前記電源電極との間に電力を効率的に伝達するためのマッチング回路を含む。

図３は、本発明の他の実施例による誘電体バリア放電プラズマ装置を説明する断面図である。

図４は、図３のプラズマ装置の誘電体バリア層を説明する図面である。

図３及び図４に示すように、前記誘電体バリア放電プラズマ発生装置２００は、第１方向に延長される角を含む電源電極１１０と、前記電源電極の一つの角を露出させ、前記電源電極と一定の間隔を有して前記第１方向に延長される接地電極２２０と、前記電源電極と前記接地電極との間に介在され、前記電源電極の角を包むように配置された誘電体バリア層２３０と、前記電源電極の角の方向にガスを噴射し、前記第１方向に一定の間隔を置いて配列され、前記接地電極に形成された複数のノズル２５０ａ、２５０ｂと、前記電源電極に交流電力を印加する交流電源１４０と、を含む。前記電源電極の角の上に誘電体バリア放電を行う。

前記電源電極１１０は二等辺三角柱の形状であり、前記電源電極１１０は第１方向（長さ方向、ｘ軸方向）に延長される。前記三角柱は、頂角と前記頂角の両側に配置された辺を含む。前記電源電極１１０の頂角は、３０度ないし９０度である。前記電源電極１１０は、金属又は金属合金である。前記電源電極１１０の角は、第３方向（ｚ軸方向）に離隔して配置される被処理物３０をプラズマ処理する。前記電源電極１１０は、第１方向に進行する流路を含み、前記流路に加圧空気又は冷媒が流れる。これによって、前記電源電極は冷却される。

前記接地電極２２０は、前記電源電極の角を露出するよう配置される。前記接地電極２２０は、金属又は金属合金である。具体的に、前記接地電極２２０は、前記電源電極１１０の前記頂角の両側に配置された辺に対向してそれぞれ配置された直角三角柱の形状である。前記接地電極２２０は、第１方向に延長される。前記電源電極１１０の角には、表面電荷又は記憶電荷が蓄積される。前記表面電荷はアーク放電を誘発するので、前記表面電荷は捕獲するために、前記接地電極２２０は前記角に隣接して配置される。

前記接地電極２２０は、前記電源電極１１０の左側に配置される左側接地電極２２０ａ及び前記電源電極の右側に配置される右側接地電極２２０ｂを含む。前記接地電極２２０と前記電源電極１１０との間の間隔は一定する。前記左側接地電極２２０ａと前記右側接地電極２２０ｂは、前記電源電極１１０に対して対称的に配置される。接地電極カバ部２２４は、前記左側接地電極２２０ａの上部側面と前記右側接地電極２２０ｂの上部側面を互いに連結する。前記接地電極２２０は、全体に三角柱形状のキャビティを含むように形成される。前記接地電極２２０のキャビティの内部には、誘電体バリア層２３０で包まれた電源電極１１０が挿入される。一方、前記電源電極と前記電極との間の寄生放電を抑制するために、前記接地電極カバ部２２４と前記電源電極１１０との間の間隔は３０ミリメートル以上で、前記左側接地電極２２０ａと前記電源電極１１０との間の間隔より大きい。

前記接地電極２２０は、第１方向に延長される直角三角柱の形状である。前記接地電極２２０は、前記電源電極の角を露出するよう配置される。前記左側接地電極２２０ａと前記右側接地電極２２０ｂの斜辺は、前記電源電極を向かい合うように配置される。

前記電源電極１１０の角を覆う前記誘電体バリア層２３０の部位は、前記接地電極２２０の下部面で外部に突出するように配置される。前記誘電体バリア層２３０は、プラスチック、セラミックスのような誘電体バリア層である。

前記誘電体バリア層２３０は、主誘電体バリア層２３２及び補助誘電体バリア層２３４を含む。前記主誘電体バリア層２３０の厚さは、０.５ミリメートルないし２ミリメートルである。

補助誘電体バリア層２３４は、前記電源電極の頂角に対向する辺上に配置される。さらに具体的に、前記補助誘電体バリア層２３４は、前記電源電極の頂角に対向する辺と接地電極カバ部２２４との間に配置される。前記補助誘電体バリア層２３４の断面は台形であり、第１方向に延長される板形状である。前記補助誘電体バリア層２３４の厚さは、３０ミリメートル以上である。

前記誘電体バリア層２３０は、薄い板で形成される。前記誘電体バリア層２３０は、前記接地電極と接触する部位に外部導電層２３５及び前記電源電極と接触する部位に内部導電層２３６を含む。前記外部導電層２３５は、前記接地電極と前記外部導電層との間の隙間に寄生放電の発生を除去する。前記内部導電層２３６は、前記電源電極と接触して、前記内部導電層と前記電源電極との間の隙間に寄生放電の発生を除去する。前記内部導電層は、前記内部導電層と向かい合うように形成される。これによって、前記電源電極と前記接地電極との間の強い電場が印加される領域で寄生放電の発生が抑制される。前記外部導電層及び前記内部導電層は、銅のような金属材質で、前記誘電体バリア層２３０に直接コーティングされる。又は、前記外部導電層及び前記内部導電層は、導電性薄膜で、接着剤を通じて前記誘電体バリア層に接着される。又は、前記外部導電層及び前記内部導電層は、金属ペーストを印刷して形成される。前記内部導電層は、前記電源電極の角を包むようにコーティングされる。しかし、前記外部導電層は、誘電体バリア放電のために前記電源電極の角で除去されるようにコーティングされる。前記外部導電層は、前記接地電極の下部面で突出された誘電体部にはコーティングされない。

前記ノズル２５０ａ、２５２ｂは、前記左側接地電極２２０ａに形成された複数の左側ノズル２５２ａと前記右側接地電極に形成された複数の右側ノズル２５２ｂとを含む。前記左側ガスバッファ空間２２２ａは、前記左側接地電極２２０ａの内部に形成され、前記第１方向に延長される。右側ガスバッファ空間２２２ｂは、前記右側接地電極２２０ａの内部に形成され、前記第１方向に延長される。前記左側ノズル２５０ａは前記左側バッファ空間２２２ａに連結され、前記右側ノズル２５０ｂは前記右側バッファ空間２２２ｂに連結される。

ノズル２５０ａ、２５２ｂは、前記バッファ空間と連結される連結部位２５２、ガスを噴射する前に前記誘電体バリア層の表面と平行に進行する傾斜部位２５４を含む。これによって、前記ノズルは、乱流発生を最小化し、前記誘電体バリア層を冷却しながら、高い速度で被処理物方向に進行する。前記左側ノズルから噴射されたガスの流れと前記右側ノズルから噴射されたガスの流れは、前記電源電極の角の上で互いに交差する。

前記被処理物３０は前記接地電極２２０の下部面と隣接して配置され、前記電源電極１１０の角で形成されたプラズマは前記被処理物を直接処理する。さらに、前記プラズマの両側に形成された二次放電もまた前記被処理物３０を処理して工程速度を向上させる。

図５は、本発明のまた他の実施例による誘電体バリア放電プラズマ発生装置を説明する断面図である。

図６は、図５のプラズマ発生装置の平面図である。

図７は、ノズルの位置による流量分布を示す図面である。

図３ないし図７で説明した内容と重複するものは省略する。

図５及び図６に示すように、前記誘電体バリア放電プラズマ発生装置３００は、第１方向に延長される角を含む電源電極１１０と、前記電源電極１１０の一つの角を露出させ、前記電源電極と一定の間隔を有して前記第１方向に延長される接地電極３２０と、前記電源電極と前記接地電極との間に介在され、前記電源電極の角を包むように配置された誘電体バリア層２３０と、前記電源電極の角の方向にガスを噴射し、前記第１方向に一定の間隔を置いて配列され、前記接地電極に形成された複数のノズル２５０ａ、２５０ｂと、前記電源電極に交流電力を印加する交流電源１４０と、を含む。前記電源電極の角の上に誘電体バリア放電を行う。

前記接地電極３２０は、前記電源電極１１０の左側に配置される左側接地電極３２０ａ及び前記電源電極の右側に配置される右側接地電極３２０ｂを含む。前記接地電極３２０と前記電源電極１１０との間の間隔は一定する。前記左側接地電極３２０ａと前記右側接地電極３２０ｂは、前記電源電極１１０に対して対称的に配置される。接地電極カバ部３２４は、前記左側接地電極３２０ａの上部側面と前記右側接地電極３２０ｂの上部側面を互いに連結する。前記接地電極３２０は、全体に三角柱形状のキャビティを含むように形成される。前記接地電極３２０のキャビティの内部には、誘電体バリア層２３０で包まれた電源電極１１０が挿入される。一方、前記電源電極と前記電極との間の寄生放電を抑制するために、前記接地電極カバ部３２４と前記電源電極１１０との間の間隔は、３０ミリメートル以上で、前記左側接地電極３２０ａと前記電源電極１１０との間の間隔より大きい。

前記接地電極３２０は、第１方向に延長される直角三角柱の形状である。前記接地電極３２０は、前記電源電極の角が露出するように配置される。前記左側接地電極３２０ａと前記右側接地電極３２０ｂの斜辺は、前記電源電極を向かい合うように配置される。前記電源電極の角を向かい合う前記左側接地電極３２０ａと前記右側接地電極３２０ｂの角は、面取り処理された面取り部３２９を含む。つまり、前記接地電極のノズルが配置される部位は、前記第１方向に沿って面取り処理される。これによって、外部導電層２３５は、露出された誘電体バリア層上で前記面取り部３２９と整列する。前記面取り処理によって、前記ノズルが面取り処理された表面にほぼ垂直に形成される。これによって、ノズルの直径の反復性及び機構的安定性を向上する。

前記ノズル２５０ａ、２５０ｂは、左側接地電極に配置された左側ノズル２５０ａ及び右側接地電極に配置された右側ノズル２５０ｂを含む。前記左側ノズルは、前記右側ノズルと互いに第１方向にオフセットして配置される。

支持部１６０は、前記接地電極３２０の第１方向の両端に配置されて、前記左側及び右側接地電極を互いに固定する。

図６に示すように、前記左側バッファ空間２２２ａは前記第１方向（ｘ軸方向）の両端でガスの供給を受け、前記右側バッファ空間２２２ｂは前記右側バッファ空間の中間で前記第１方向に垂直な第２方向（ｙ軸方向）にガスの供給を受ける。したがって、前記左側バッファ空間の位置による圧力差にしたがうノズルの流量は、前記右側バッファ空間の位置による圧力差によって補償される。したがって、ノズルは第１方向に一定の流量を提供する。

図７に示すように、ノズルの間の単位距離は１で規格化された。左側ノズルによるガスの噴射は０.５で最大を有し、右側ノズルによるガスの噴射は０と１で最大を示す。したがって、左側ノズルの噴射と右側ノズルの噴射による重畳は０.９以上の均一な流量分布を提供する。

以上、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須的な特徴を変更しなくて他の具体的な形で実施することができるということを理解するであろう。したがって、上述した実施例には全ての面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。

Claims

第１方向に延長される角を含む電源電極と、
前記電源電極の一つの角を露出させ、前記電源電極と一定の間隔を有して前記第１方向に延長される接地電極と、
前記電源電極と前記接地電極との間に介在され、前記電源電極の角を包むように配置された誘電体バリア層と、
前記電源電極の角の方向にガスを噴射し、前記第１方向に一定の間隔を置いて配列され、前記接地電極に形成された複数のノズルと、
前記電源電極に交流電力を印加する交流電源と、を含み、
前記電源電極の角の上に誘電体バリア放電を行い、
前記誘電体バリア層は前記接地電極と接触する部位に外部導電層と前記電源電極と接触する部位に内部導電層をさらに含み、
前記接地電極は前記電源電極の左側に配置される左側接地電極及び前記電源電極の右側に配置される右側接地電極を含み、前記ノズルは前記左側接地電極に形成された複数の左側ノズルと前記右側接地電極に形成された複数の右側ノズルを含み、
前記左側接地電極はその内部に形成されて前記第１方向に延長される左側ガスバッファ空間を含み、前記右側接地電極はその内部に形成されて前記第１方向に延長される右側ガスバッファ空間を含み、
前記左側ガスバッファ空間は前記第１方向の両端でガスの供給を受け、前記右側ガスバッファ空間は右側ガスバッファ空間の中間で前記第１方向に垂直な第２方向にガスの供給を受けることを特徴とする誘電体バリア放電プラズマ発生装置。
前記電源電極は二等辺三角柱の形状であり、前記電源電極の頂角は３０度ないし９０度であることを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電プラズマ発生装置。
前記ノズルはガスを噴射する前に前記誘電体バリア層の表面と平行に進行する部位を含むことを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電プラズマ発生装置。
前記ノズルの直径は０.５ミリメートルから１ミリメートルであることを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電プラズマ発生装置。
前記接地電極のノズルが配置される部位は、前記第１方向によって面取り処理されることを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電プラズマ発生装置。
前記誘電体バリア層の厚さは、０.５ミリメートルないし２ミリメートルであることを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電プラズマ発生装置。