KR100368200B1 - 플라즈마 생성용 전극, 그 전극을 사용하는 플라즈마 처리장치, 및 그 장치로 플라즈마 처리하는 방법 - Google Patents

플라즈마 생성용 전극, 그 전극을 사용하는 플라즈마 처리장치, 및 그 장치로 플라즈마 처리하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 복수 쌍의 플라즈마 생성용 전극, 자신의 내부에 전극을 수납하는 챔버, 챔버 내부에 희 가스(rare gas)와 같은 플라즈마 생성 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 및 전원 공급 장치를 포함한다. 펄스-형 또는 교류 전압이 대기 압력 근처에서 전극 사이에 상기 가스의 유전 장벽 방전 플라즈마를 생성하도록 인가되어, 전극들 사이에 배치된 피처리물이 플라즈마에 의해 처리된다. 적어도 하나의 전극에 평판형(tabular) 전극 기판, 평판형 전극 기판의 플라즈마에 노출되는 적어도 하나의 외부 표면에 유리-기반(glass-based) 재료를 열-융해 코팅함으로써 형성되는 보호층(protection layer)이 제공된다.

Description

플라즈마 생성용 전극, 그 전극을 사용하는 플라즈마 처리 장치, 및 그 장치로 플라즈마 처리하는 방법 {ELECTRODE FOR PLASMA GENERATION, PLASMA TREATMENT APPARATUS USING THE ELECTRODE, AND PLASMA TREATMENT WITH THE APPARATUS}
본 발명은 간헐적 방전 없이 균일한 플라즈마를 안정적으로 제공하고 전극의 내구성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 생성용 전극, 그 전극을 사용하는 플라즈마 처리 장치, 및 그 장치로 플라즈마 처리하는 방법에 관한 것으로, 액정(LCD), 전자 부품 등의 표면-세척 유리 기판에 특히 적합하다.
과거에, 플라즈마 표면 처리가 피처리물의 표면 상태를 변경하거나 향상시키도록 아르곤이나 헬륨과 같은 플라즈마-생성 가스 내의 전극들 사이에 교류 전압을 인가함으로써 플라즈마를 사용하여 처리되도록 피처리물에 수행된다. 플라즈마 표면 처리에서, 흩어진(spattered) 전극 재료와 같은 불순물을 갖는 피처리물의 오염을 방지하고, 플라즈마에 노출된 전극의 수명을 향상시키는 것이 중요하다.
예를 들면, 일본 특허 조기공개 [KOKAI] 제6-96718호는 대기 압력 하에서 생성되는 글로우-방전 플라즈마용 전극을 개시하고 있으며, 자신의 외부 표면에 세라믹-분사 코팅을 각각 구비하는 복수의 금속 파이프가 인접하는 금속 파이프 사이의 소정의 간격에서 서로 나란하게 배치되는 점을 특징으로 하고 있다. 상기 세라믹-분사 코팅은 전극 수명을 향상시키고 피처리물의 오염을 감소시킨다. 하지만, 통상적으로, 세라믹-분사 코팅에서는 핀홀(pinhole)이 용이하게 발생된다는 문제점이있다.
상기 핀홀은 세라믹-분사 코팅의 열악한 내전압(withstand voltage)의 원인이 된다. 즉, 스파크 방전과 같은 간헐적 방전이 핀홀 근처에서 용이하게 발생된다. 이러한 경우에, 세라믹-분사 코팅의 심각한 균열이 흔히 발생된다. 또한, 균일한 방전이 안정적으로 얻어지지 않기 때문에, 플라즈마 처리의 효율성이 낮다. 더욱이, 일부 피처리물이 상기 간헐적 방전으로 고온에서 가열되는 경우, 이들은 불완전한 부품이 될 수 있다. 따라서, 상기 세라믹-분사 코팅은 전술한 문제점을 여전히 개선하여야 한다.
한편, 일본 특허 조기공개[KOKAI] 제11-191500호는 글로우-방전 플라즈마용 전극 및 글로우-방전 플라즈마로 표면 처리되는 방법이 개시되어 있다. 상기 전극은 전극 기판, 및 상기 전극 기판 상에 코팅되는 99.6% 이상의 순도를 갖는 알루미나-기반 소결 세라믹(alumina-based sintered ceramic)을 포함한다. 이 전극은 대기 압력 하에서 안정적인 글로우 방전을 생성하는데 적합하다. 하지만, 상기 소결 세라믹은 분말 야금(powder metallurgy)으로 제조되고, 이후 접착제로 상기 전극 기판과 본딩되기 때문에, 소결 세라믹 및 전극 기판 사이의 접착이 열악하다는 문제점이 있다.
플라즈마 안정성 및 전극의 내구성이라는 관점으로부터, 과거의 플라즈마 생성용 전극은 여전히 개선시킬 여지가 많이 남아 있다.
따라서, 본 발명의 주요한 목적은 간헐적 방전 없이 균일한 플라즈마를 안정적으로 제공하고 전극의 내구성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 생성용 전극을 제공하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 전극은 전극 기판(electrode substrate), 및 상기 전극 기판의 플라즈마에 노출되는 적어도 하나의 표면에 유리-기반 재료를 열-융해 코팅함으로써 형성되는 보호층(protection layer)을 포함한다.
상기 보호층의 내전압은 1 내지 50㎸ 범위인 것이 바람직하다. 또한, 보호층은 주요 성분으로 이산화규소(silica), 알루미나(alumina) 및 이산화티타늄 (titania)을 함유하는 것이 바람직하다. 더욱이, 상기 보호층은 알칼리 금속(alkali) 및 알칼리토류 금속(alkaline earth metal) 중 적어도 하나의 30wt% 이하를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 전극 기판은 평판형 구조(tabular structure)이며, 상기 보호층은 상기 평판형 구조의 외부 표면에 형성되는 것이 또한 바람직하다. 이 경우, 상기 전극 기판이 상기 평판형 구조의 내부 표면에 부식 저항층(corrosion resistance layer)을 구비하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 전극 기판이 전극 재료의 이음매(seam)가 없는 파이프이며, 상기 보호층은 상기 이음매가 없는 파이프의 외부 표면에 형성되며, 또는 상기 전극 기판은 평판형 구조(tubular structure)이며, 상기 평판형 구조는 사각형 플레이트인 전극 재료를 준비하고, 상기 사각형 플레이트의 일측을 동공이 없는 용접(voidless welding)에 의해 대향측과 촘촘히 용접하되 용접 부분에 동공(void)의 발생을 방지함으로써 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적은 유전 장벽 방전 플라즈마로 방전 공간 내에 배치되는 피처리물을 처리하는 플라즈마 처리 장치를 제공하기 위한 것이다. 상기 플라즈마처리 장치는 적어도 한 쌍의 플라즈마 생성용 전극; 상기 전극 내부에 수납되는 처리 챔버; 상기 전극 사이에 정해지는 상기 방전 공간에 플라즈마-생성 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 상기 방전 공간 내에 상기 플라즈마-생성 가스의 상기 유전 장벽 방전 플라즈마를 생성하도록 상기 전극 사이에 전압을 인가하는 전원 공급 장치를 포함한다. 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 상기 적어도 한 쌍의 전극이 전극 기판 및 상기 전극 기판의 상기 플라즈마에 노출되는 적어도 하나의 표면에 유리-기반 재료를 열-융해 코팅함으로써 형성되는 보호층을 포함하는 점에 특징이 있다.
상기 전극에는 평판형 구조를 갖는 상기 전극 기판, 상기 평판형 구조의 외부 표면 상의 상기 보호층, 및 상기 평판형 구조의 내부 표면 상의 부식 저항층이 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전극들 사이의 간격이 1 내지 20㎜ 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 플라즈마 처리 장치로 플라즈마를 처리하는 방법을 제공하기 위한 것이다. 플라즈마 처리 방법은 상기 피처리물이 희(希) 가스(rare gas), 상기 희 가스 및 대기 압력 근처에서 생성되는 반응성 가스(reactive gas)의 혼합물 중 하나인 상기 유전 장벽 방전 플라즈마에 의해 처리되는 점에 특징이 있다.
이들 및 또 다른 목적 및 장점이 이하의 본 발명의 상세한 설명 및 본 발명의 예로부터 명백해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 플라즈마 생성용 전극의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 상부 및 하부 전극의 배치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예 1에 사용되는 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 4는 예 1의 플라즈마 처리 장치의 변형예를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 예 2에 사용되는 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 예 3 및 4에 사용되는 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 예 5에 사용되는 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 예 6에 사용되는 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 9는 전선 및 회전형 전극 사이의 간접 연결 메커니즘의 단면도이다.
[플라즈마 생성용 전극]
먼저, 본 발명의 플라즈마 생성용 전극이 상세히 설명된다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 전극은 전극 기판(10), 전극 기판의 플라즈마에 노출되는 적어도 하나의 표면에 유리-기반 재료를 열-융해 코팅함으로써 형성되는 보호층(12)을 포함한다.
전극 기판(10)은 열전도를 갖는 금속 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 통상적인 강철(stainless steel)을 사용할 수 있다. 상기 전극 기판(10)은 평판형 (파이프) 구조인 것이 바람직하다. 이 경우, 냉매(coolant)는 플라즈마 생성 중에 상기 평판형 구조의 내부를 통해 제공될 수 있다.
전극 기판이 상기 평판형 구조를 갖기 때문에, 이음매가 없는 파이프를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 이음매가 없는 파이프는 압출 성형(extrusion)에 의해 제조될 수 있다. 일반적으로, 상기 평판형 전극은 하나 이상의 금속 시트(sheet)를 용접하여 제조될 수 있다. 하지만, 종래의 용접에 의해 제조되는 평판형 전극의 용접 접합부에서 소형의 동공이 발생되기 쉽다. 예를 들면, 보호막(protection film)이 상기 용접 접합부에서 동공을 갖는 전극 상에 형성되고, 상기 전극이 플라즈마 처리 장치용으로 사용되는 경우, 상기 동공에 포획된 가스가 플라즈마 생성 중에 발생되는 열에 의해 부피-팽창되고, 보호층이 상기 동공으로부터 유출되는 상기 포획된 가스의 분사에 의해 심각한 손상을 받을 가능성이 있다. 따라서, 전극 기판으로서 이음매가 없는 파이프를 사용하여 상기 보호층의 예기치 않은 파손의 발생을 방지하는 것이 특히 바람직하다.
대안적으로, 사각형 플레이트인 전극 재료를 준비하고, 동공이 없는 용접, 예를 들어 고주파수 (저항) 용접에 의해 상기 사각형 플레이트의 일측과 대향측을 촘촘하게 용접하되 상기 용접 접합부에서 동공의 발생을 방지함으로써 제조되는 평판형 전극 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
사각형 평판 (파이프) 구조를 갖는 전극 기판을 사용하는 경우, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 전극 기판이 플라즈마의 균일성을 증진시키도록 라운딩된 모서리를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 라운딩된 모서리는 약 1 내지 10㎜의 곡률 반경(radius of curvature)을 가질 수 있다.
보호층(12)은 상기 전극 기판의 표면에 유리-기반 재료를 열-융해 코팅함으로써 형성된다. 예를 들면, 상기 유리-기반 재료로서, 이산화규소(silica), 알루미나(alumina), 이산화티타늄(titania), 산화지르코늄(zirconia)과 같은 무기질 분말(inorganic powders)의 혼합물을 사용할 수 있다. 특히, 유리-기반 재료가 주요 성분으로서 이산화규소, 알루미나 및 이산화티타늄을 포함하는 것이 바람직하다.
특히, 보호층이 나트륨(Na), 칼륨(K)과 같은 알칼리 금속(alkali metals), 및 또는 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca)과 같은 알칼리토류 금속(alkaline earth metals) 중 적어도 하나의 30wt% 이하, 보다 바람직하게는 2 내지 20wt%를 함유하는 것이 바람직하다. 알칼리/알칼리토류 금속의 함량이 30wt%인 경우, 보호층의 내전압이 감소될 수 있다. 알칼리/알칼리토류 금속의 함량이 2 내지 20wt% 범위인 경우, 상기 전극 기판 및 보호층 사이의 접착성, 및 상기 보호층의 내구성을 더욱향상시킬 수 있다. 또한, 보호층 및 전극 기판 사이의 접착력을 향상시키기 위해, 유리-기반 재료는 코발트 산화막(CoO), 니켈 산화막(NiO), 또는 망간 산화막(MnO2)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 보호층은 이하의 단계로 이루어지는 열-융해 코팅에 의해 형성될 수 있다. 즉, 물과 같은 용매 및 전술한 무기질 분말의 혼합물이 상기 유리-기반 재료로 사용된다. 예를 들면, 필요한 경우 상기 무기질 분말 및 상기 알칼리/알칼리토류 금속이 용매로 혼합되고, 이후 합성된 혼합물이 분쇄(mill)되어 상기 유리-기반 재료가 획득된다. 상기 유리-기반 재료는 전극 기판의 플라즈마에 노출되는 표면에 도포된다. 예를 들면, 이 도포 단계는 분사 총(spray gun)을 사용하여 상기 전극 기판 상에 유리-기반 재료를 분사하거나, 또는 상기 유리-기반 재료가 들어 있는 용기(bath) 내에 전극 기판을 담금으로써 수행될 수 있다. 전극 기판 상에 양호한 품질의 도포막을 안정적으로 얻기 위해서, 소정 시간 동안 상기 혼합물을 분쇄하고, 이후 상기 분쇄된 혼합물이 200 체눈(mesh sieve)(간극 크기: 74㎛) 또는 325 체눈(간극 크기; 44㎛)을 통과시킴으로써 준비되는 현탁액(slurry)을 사용하는 것이 바람직하다. 전극 기판이 평판형 구조인 경우, 상기 평판형 구조의 전체 외부 표면에 상기 유리-기반 재료를 도포하는 것이 바람직하다.
필요한 경우, 상기 전극 기판 및 상기 보호층 사이의 접착력을 향상시키기 위해 상기 도포 단계 이전에 표면 개략 처리(surface roughing treatment)가 상기 전극 기판의 표면에 수행되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 개략 처리가 유리알(glass beads) 또는 모래를 포함하는 공기 분사(air blast)를 사용하여 수행될 수 있다.
이후, 상기 유리-기반 재료의 도포막이 약 1 내지 15분 동안 400 내지 1000 ℃의 온도로 가열된다. 전술한 도포 및 가열 단계를 주어진 횟수만큼 반복함으로써 두꺼운 보호층이 용이하게 획득된다.
상기 열-융해 코팅에 의해 제조되는 보호층(12)은 종래의 세라믹 분사를 사용하여 준비되는 것과 비교하면 약간의 장점을 갖는다. 즉, 전술한 바와 같이 종래의 세라믹-분사층에서는 핀홀(pinhole)이 용이하게 발생된다. 한편, 열-융해 코팅에 의해 보호층을 제조하는 경우, 핀홀의 발생 빈도를 상당히 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 열-융해 코팅으로 상기 보호층을 제조하는 비용은 세라믹 분사된 층을 제조하는 비용보다는 적다는 장점이 있다.
본 발명에서, 상기 보호층의 내전압이 1 내지 50㎸ 범위인 것이 바람직하다. 상기 내전압이 1㎸보다 작은 경우, 보호층의 갈라지거나 또는 균열(peeling)의 발생 원인이 된다. 상기 내전압이 50㎸ 이상인 경우, 상기 보호층은 보다 두께가 커야 되는데, 보호층의 내구성이 떨어질 수 있다. 이러한 경우, 균일한 유전 장벽 방전 플라즈마를 제공하기 어렵게 된다. 본 발명에서, 상기 유전 장벽 방전 플라즈마는 전극들―여기서 적어도 하나의 전극은 유전층, 즉 상기 전극 기판의 플라즈마에 노출되는 표면 상의 보호층을 구비함― 사이에 생성되는 플라즈마로 정해진다. 상기 보호층의 전술한 범위의 내전압이 상기 보호층의 두께 및 합성물(composition)을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 보호층의 두께는 0.1 내지 2㎜ 범위인 것이 바람직하다.
한편, 평판형 구조를 갖는 전극 기판이 상기 열-융해 코팅 중에 고온으로 가열되는 경우, 원하지 않는 산화막(녹; rust)이 상기 전극 기판의 내부 표면에 발생할 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 생성 중에 전극 냉각 유닛을 사용하여 원하지 않는 산화막을 갖는 상기 평판형 전극을 통해 냉매가 순환되는 경우, 상기 전극 냉각 유닛 또는 냉매 펌프의 고장이 전극 기판의 내부 표면으로부터 상기 원하지 않는 산화막 조각(flake)을 갖는 냉매의 오염에 의해 발생될 가능성이 있다. 또한, 전극의 내구성이 감소될 수 있다. 전극 내구성의 감소가 불안정한 플라즈마 생성의 원인이 된다.
이러한 현상을 방지하기 위해, 질산 또는 황산과 같은 산으로 상기 원하지 않는 산화막을 상기 전극 기판으로부터 미리 제거하는 것이 바람직하다. 특히, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 열-융해 코팅 이후 상기 전극 기판(10)의 전체 내부 표면에 부식 저항층(14)을 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 부식 저항층은 크롬산염(chromate) 처리에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 보호층의 평탄도를 향상시키기 위해 표면 폴리싱(surface polishing)을 수행하는 것이 바람직하다. 상기 표면 폴리싱은 상기 보호층의 정전용량의 변화를 감소시키는데 유용하다.
결국, 본 발명의 플라즈마 생성용 전극은 다음과 같은 장점을 제공할 수 있다.
1. 열-융해 코팅에 의해 보호층을 제조함으로써 핀홀의 발생 빈도가 현저하게 감소되기 때문에, 균일한 유전 장벽 방전 플라즈마를 안정적으로 제공하여, 스파크 방전 및 스트리머(streamer) 방전과 같은 간헐적 방전의 발생을 방지할 수 있다.
2. 플라즈마에 의한 기판 전극의 부식, 및 연장된 시간에 대해 흩어진(spattered) 전극 재료로 처리되는 피처리물의 오염에 대해 걱정할 필요가 없다.
3. 2㎜까지의 큰 두께를 갖는 보호층이 기판 전극에 형성되는 경우에도, 상기 기판 전극 및 보호층 사이의 뛰어난 접착력이 안정적으로 구해진다. 이것은 플라즈마 생성용 전극의 고신뢰도 및 연장된 전극 수명을 제공한다.
4. 보호층이 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속 중 적어도 하나의 30wt% 이하, 바람직하게는 2 내지 20wt%를 함유하는 경우, 상기 전극 기판 및 상기 보호층 사이의 접착력, 및 상기 보호층의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
5. 이음매가 없는 파이프인 전극 기판 및 상기 이음매가 없는 파이프의 외부 표면 상의 보호층으로 이루어지는 상기 플라즈마 생성용 전극이 대기 압력 근처에서 생성되는 플라즈마-생성 가스의 유전 장벽 방전 플라즈마로 피처리물을 처리하는 플라즈마 처리 장치에 사용되는 경우, 연장된 시간 동안 높은 플라즈마-처리 효율을 안정적으로 제공하며, 상기 보호층의 예기치 않은 파손 발생을 최소화할 수 있다.
[플라즈마 처리 장치]
다음으로, 본 발명의 플라즈마 생성용 전극을 갖는 플라즈마 처리 장치가 상세히 기술된다. 플라즈마 처리 장치는 유전 장벽 방전 플라즈마로 상기 전극들 사이의 방전 공간에 배치되는 피처리물을 처리한다. 즉, 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마-생성 가스용 가스 주입구(gas inlet; 21) 및 가스를 내보내는 가스 토출구(gas outlet; 22)를 갖는 처리 챔버(2), 적어도 한 쌍의 플라즈마 생성용 상부 및 하부 전극(2, 4, 4A), 상기 챔버에 플라즈마-생성 가스를 공급하는 가스 공급 유닛(5), 및 상기 방전 공간에서 플라즈마-생성 가스의 유전 장벽 방전 플라즈마를 생성하도록 상기 상부 및 하부 전극 사이에 전압을 인가하는 전원 공급 장치(6)를 포함한다.
상기 처리 챔버(2)는 아크릴 수지(acrylic resin)와 같은 합성 수지 또는 강철과 같은 금속 재료로 이루어질 수 있다. 전력 손실을 방지하고, 방전 효율을 향상시키며, 균일한 플라즈마를 안정적으로 제공하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(2)의 전체 내부 표면에 절연층(19)이 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 절연층용 재료로서, 석영, 이트륨(yttrium) 일부-안정화된 지르코늄(Y-PSZ), 이산화티타늄(TiO2), 이산화규소(SiO2), 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄 AlN), 탄화실리콘(SiC), 다이아몬드-구조 탄소(DLC), 바륨 티탄산염(barium titanate), 납 지르콘 티탄산염(lead zirconate titanate; PZT), 테프론과 같은 수지 재료, 또는 본 발명의 보호층을 제조하는데 사용될 수 있는 유리-기반 재료와 같은 유전 화합물(dielectric compound)을 사용할 수 있다. 상기 유전층은 상기 챔버(2)의외부 표면에 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 절연층은 알루미나, 바륨 티탄산염, 주석 산화물(tin oxide), PZT 또는 그 혼합물을 상기 챔버(2)의 내부 표면에 플라즈마-분사하거나, 또는 용해된 테프론이 채워진 용기에 상기 챔버를 담금으로써 형성될 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 열-융해 코팅을 사용할 수 있다. 예를 들면, 이산화규소, 주석 산화물, 이산화티타늄, 산화지르코늄 및 알루미늄을 용매 내에 퍼뜨림으로써 준비되는 혼합물이 상기 챔버의 내부 표면에 분사될 수 있다. 이후, 분사된 막이 600 ℃ 이상에서 가열되어 상기 절연층이 구해진다. 또한, 상기 절연층은 화학 기상 증착(CVD) 또는 물리적 기상 증착(PVD)에 의해 형성될 수 있다.
상기 상부 및 하부 전극(3, 4)은 상기 챔버(2) 내에 수납된다. 예를 들면, 도 2a 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각 사각형 파이프 구조를 갖는 상부 및 하부 전극들(3, 4)로 각각 이루어지는 3개의 전극쌍은 각각의 전극쌍이 인접하는 전극쌍과 소정 간격만큼 공간적으로 떨어지도록 서로 평행하게 배치될 수 있다. 대안적으로, 도 2b 및 도 5에 도시된 바와 같이, 사각형 파이프 구조를 갖는 단일 상부 전극(3) 및 원통형 구조를 각각 갖는 2개의 하부 전극(4A)으로 각각 이루어지는 3개의 전극쌍은 각각의 전극쌍이 인접하는 전극쌍과 소정 간격만큼 공간적으로 떨어지도록 서로 평행하게 배치될 수 있다. 물론, 도 6에 도시된 바와 같이, 단일 상부 전극(3) 및 2개의 하부 전극(4A)인 하나의 전극쌍만이 상기 챔버(2) 내에 배치될 수 있다. 전술한 전극 배치 대신에, 각각 원통형 구조를 갖는 상부 및 하부 전극으로 이루어지는 적어도 하나의 전극쌍을 사용하는 것이 또한 바람직하다. 상기상부 전극은 소정 간격으로 하부 전극과 평행하게 배치된다. 상부 및 하부 전극(3, 4, 4A) 각각은 챔버(2) 내의 전극 홀더(도시되지 않음)를 사용하여 지지될 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상부 전극(2) 및 하부 전극(4, 4A) 사이의 간격(D)이 1 내지 20㎜ 범위이며, 바람직하게는 3 내지 5㎜ 범위인 것이 바람직하다. 상기 간격(D)이 1㎜ 미만인 경우, 회로가 단락될 가능성이 있다. 간격(D)이 20㎜보다 큰 경우, 균일한 플라즈마를 안정적으로 제공하기 어려울 수 있다.
상기 가스 공급 유닛(5)은 플라즈마-생성 가스의 유동량을 제어한다. 전원 공급 장치(6)는 상기 상부 및 하부 전극 사이에 교류 또는 펄스형 전압을 공급한다. 구체적으로, 상기 교류 또는 펄스형 전압의 주파수는 이하 기술되는 이유에 따라 1㎑ 내지 200㎒ 범위인 것이 바람직하다.
상기 전극이 평판형 구조인 경우, 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마 생성 중에 전극 온도를 일정하게 유지하도록 상기 평판형 전극을 통해 냉매(15)를 순환시키는 전극 냉각 유닛을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 유전 장벽 방전 플라즈마가 대기 압력 근처에서 상부 및 하부 전극(3, 4 또는 4A) 사이에 고주파수를 갖는 교류 또는 펄스형 전압을 인가함으로써 생성되는 경우, 전극 온도는 과도하게 증가되어, 스트리머 방전(아크 방전)이 상기 전극 및 피처리물(7) 사이에 용이하게 발생할 수 있다. 스트리머 방전의 발생은 피처리물의 열적 손상의 원인이 된다. 따라서, 이러한 경우에, 전극 냉각 유닛은 스트리머 방전 없이 플라즈마 처리를 안정적으로 제공하는 것이 효율적이다.
냉매(15)로서, 이온-교환수(ion-exchange water) 또는 순수(pure water)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 냉매는 전기적인 절연뿐만 아니라 0℃에서 부동(antifreeze) 특성을 갖는 액체인 것이 바람직하다. 전기적인 절연에 대해, 상기 냉매가 0.1㎜ 간격으로 적어도 10㎸의 내전압을 갖는 것이 바람직하다. 전술한 범위의 전기적인 절연을 갖는 상기 냉매는 고전압이 상기 상부 및 하부 전극 사이에 인가되는 경우 누설 전류의 발생을 방지하는데 적합하다. 이러한 냉매로서, 예를 들면, 불소치환 탄소(perfluorocarbon), 수산화불소 에테르(hydrofluoro ether) 또는 순수에 에틸렌 글리콜(ethylene glycol) 5 내지 60wt%를 첨가함으로써 구해지는 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 플라즈마 처리 장치가 상기 상부 및 하부 전극(3, 4 또는 4A) 사이의 방전 공간으로 처리될 피처리물(7)을 공급하고 방전 공간으로부터 플라즈마 처리된 피처리물을 분리하는 이송 유닛(conveying unit; 8)을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 롤러(80)가 챔버 내의 방전 공간 이외의 공간에 배치된다. 각각의 롤러(80)가 테프론과 같은 우수한 열 저항을 갖는 합성 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 롤러는 도 3의 화살표로 도시되는 방향으로 상기 피처리물(7)을 공급하도록 구동 유닛(도시되지 않음)에 의해 회전될 수 있다. 도 1에서, 도면부호 90, 91은 각각 챔버(2)의 입구측과 출구측에 배치된 벨트 컨베이어를 나타낸다.
도 8에 도시된 바와 같이, 피처리물(7)을 이송시키기 위한 롤러(80)로서 원통형 구조를 갖는 하부 전극(4A)을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 하부 전극(4A) 각각은 챔버(2) 내의 자신의 축에 대해 회전 가능하도록 지지되며, 고무 벨트와 같은 전력 전달 벨트(52)를 통해 구동 유닛(50)에 의해 회전될 수 있다. 따라서, 하부 전극(4A)은 플라즈마-생성용 전극뿐만 아니라 롤러(80)로서 작용한다.
한편, 하부 전극(4A) 각각이 자신의 축에 대해 회전되기 때문에, 전선이 하부 전극 각각에 직접 연결될 수 없다. 따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 이하 기술될 간접 연결 메커니즘을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 브러시(brush; 70)가 하부 전극(4A)의 일측 단부에 돌출되는 원형 막대(86)의 측면에 접촉한다. 상기 브러시(70)는 상기 원형 막대(86)의 반경과 거의 동일한 곡률 반경을 갖는 오목한 단부(concave end; 71)를 구비한다. 따라서, 상기 브러시의 오목한 단부(71)는 원형 단부(86)의 측면에 활주 가능하게 끼워진다. 상기 브러시(70)는 가이드 실린더(74) 내에 활주 가능하도록 지지된다. 또한, 스프링(76)이 상기 가이드 실린더(74) 내에 배치되어 스프링 탄성력이 상기 브러시가 상기 원형 막대(86)에 대향하여 눌리는 방향으로 상기 브러시(70)에 주어진다. 따라서, 브러시(70)는 하부 전극(4A)의 회전 중에 상기 원형 막대(86)와 항상 접촉한다. 따라서, 전선(72)이 상기 원형 막대(86) 및 브러시(70)를 통해 상기 하부 전극(4A)에 연결된다. 이 경우에, 상기 이송 유닛(8)의 롤러(80)의 수를 최소화함으로써 챔버(2)의 크기를 줄일 수 있다.
예를 들면, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 챔버(2)는 전극들(3, 4, 4A)이 배치되고 상기 피처리물(7)이 유전 장벽 방전 플라즈마로 처리되는처리실(23), 및 상기 처리실에 인접하게 배치되는 적어도 하나의 이완실(relaxation room)을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 이완실(24)은 상기 처리실(23)로 외부 공기가 주입되는 것 및 상기 챔버(2)로부터 외부로 플라즈마-생성 가스가 누설되는 것을 방지하는데 적합하다.
입구 및 출구 게이트(25A, 25B)가 도 3 또는 도 7에 도시된 바와 같이 챔버(2)의 대향측에 배치되는 것이 또한 바람직하다. 이 경우에, 플라즈마 처리 장치(1)는 직렬형(inline-type) 구조가 된다. 물론, 단일 게이트(25A)가 도 5에 도시된 바와 같이, 챔버(2)의 일측에 배치될 수 있다. 이 경우에, 플라즈마 처리 장치(1)는 왕복형(shuttle-type) 구조가 된다. 게이트(25A, 25B)로서, 공기나 오일 압력을 사용하여 상하로 이동될 수 있는 통상적인 셔터(shutter)를 사용할 수 있다.
또한, 상기 게이트(25A, 25B)로의 피처리물(7)의 접근을 검출하는 센서를 사용하는 경우, 상기 게이트는 상기 센서에 의해 검출되는 신호에 따라 자동으로 개폐될 수 있다. 따라서, 상기 센서는 자동화된 플라즈마-처리 라인을 구현하는데 유용하다.
[플라즈마 처리 (방법)]
다음으로, 본 발명의 전술한 장치로 플라즈마 처리하는 방법이 상세히 기술된다. 플라즈마 처리 방법에서, 상기 피처리물(7)이 대기 압력 근처에서 상기 상부 및 하부 전극(3, 4 또는 4A) 사이에서 생성되는 플라즈마-생성 가스의 유전 장벽 방전 플라즈마에 의해 처리되는 것이 바람직하다.
상기 플라즈마-처리 가스는 상기 희 가스 및 반응성 가스의 혼합물로 이루어진다. 구체적으로, 상기 희 가스로서, 헬륨, 아르곤, 네온 및 크립톤(krypton)을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 헬륨, 아르곤 또는 그 혼합물을 사용할 수 있다. 반응성 가스로서, 예를 들면, 산소, 공기, 이산화탄소, 수증기 또는 산화질소(N2O)와 같은 산화 가스, 탄화불소(CF4)와 같은 불소-함유 가스, 및 수소와 암모늄과 같은 환원성 가스(reduction gas)를 사용할 수 있다. 피처리물 상의 유기 화합물을 세척하고, 레지스트(resist)를 제거하며, 유기막을 식각하고, 또는 LCD(액정)용 유리판을 표면-세척하는 경우, 상기 산화 가스를 포함하는 플라즈마를 사용하는 것이 바람직하다. 실리콘웨이퍼를 식각하거나 또는 땜납될 표면을 세척하는 경우, 상기 불소-함유 가스를 포함하는 플라즈마를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 금속 산화물을 환원시키는 경우, 상기 환원성 가스를 포함하는 플라즈마를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 희 가스 및 반응성 가스의 혼합물을 사용하는 경우, 상기 희 가스에 양에 대해 반응성 가스의 첨가량이 10wt% 이하인 것이 바람직하며, 0.1 내지 5wt% 범위인 것이 보다 바람직하다. 상기 반응성 가스의 첨가량이 0.1wt% 미만인 경우, 플라즈마-처리 효율이 불충분할 수 있다. 한편, 상기 첨가량이 10wt% 보다 큰 경우, 대기 압력 하에서 생성되는 상기 유전 장벽 방전 플라즈마가 불안정해질 수 있다. 대기 압력 근처로서, 700 내지 800 토르(Torr), 즉, 약 93 내지 107 kPa 범위의 압력을 선택하는 것이 바람직하다. 이 범위에서, 플라즈마를 제어하는 것이 용이하다.
전술한 바와 같이, 교류 또는 펄스형 전압의 주파수는 1㎑ 내지 200㎒의 범위인 것이 바람직하다. 상기 주파수가 1㎑ 미만인 경우, 플라즈마 처리 중에 대기 압력 플라즈마를 안정적으로 유지하는 것이 어려워질 수 있다. 한편, 상기 주파수가 200㎒보다 큰 경우, 대기 압력 플라즈마의 온도가 증가되어, 전극 수명이 단축될 수 있다. 또한, 균일한 플라즈마 처리를 제공하는 것이 어려워질 수 있다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치의 장점 및 플라즈마 처리의 효율이 이하의 예에 따라 보다 명백히 이해될 것이다.
예 1(Example 1)
예 1에 사용되는 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)가 도 3에 도시되어 있다. 상기 장치(1)는 플라즈마-생성 가스용 가스 주입구(21) 및 가스를 내보내는 토출구(22)를 갖는 처리 챔버(2), 상기 챔버 내에 수납되는 3쌍의 상부 및 하부 전극(3, 4), 상기 챔버 내로 플라즈마-생성 가스를 공급하는 가스 공급 유닛(5), 및 전원 공급 장치(6)를 포함한다. 상기 챔버(2)는 강철(JIS(일본 산업 표준): SUS 304)로 이루어지며, 860㎜ 폭×116㎜ 높이 ×800㎜ 길이인 크기를 갖는다.
상기 상부 및 하부 전극(3, 4) 각각에는 도 1b에 도시된 바와 같이, 32㎜ 폭×16㎜ 높이 ×911㎜ 길이인 크기를 갖는 사각형 파이프 구조인 전극 기판(10), 상기 전극 기판의 외부 표면 상의 보호층(12), 및 상기 전극 기판의 내부 표면 상의부식 저항층(14)이 제공된다.
표 1에 도시된 바와 같이, 전극 기판(10)은 1.5㎜ 두께를 갖는 사각형 플레이트 강철(JIS: SUS 304)을 준비하고 고주파수 용접에 의해 사각형 플레이트의 일측을 대향측에 촘촘하게 용접하여, 상기 용접된 접합부에 잔존하는 동공의 발생을 방지하도록 제조된다. 상기 전극 기판(10)의 각각의 모서리 부분의 곡률 반경은 약 1.5㎜이다.
표면-개략 처리가 소정의 입자 크기로 유리알을 코팅하는 공기 분사를 사용하여 상기 기판 전극(10)의 외부 표면에 수행된 이후, 상기 보호층(12)이 이하 기술될 열-융해 코팅을 3번 반복함으로써 상기 기판 전극의 외부 표면 상에 수행된다. 즉, 상기 열-융해 코팅은 도포막을 얻기 위해 분사 총을 사용하여 상기 기판 전극의 외부 표면에 유리-기반 재료를 약 300 내지 500g 도포하는 단계; 상기 도포막을 약 100℃로 건조하는 단계; 및 상기 도포된 막을 약 850℃에서 10분간 가열하는 단계를 포함한다. 분사 코팅용 상기 유리-기반 재료는 이하의 단계로 준비되었다. 주요 성분으로 알루미나, 이산화규소 및 이산화티타늄을 포함하는 용용 유리(frit)가 용융되고 이후 이들 무기질 분말을 급속 냉각시킴으로써 준비된다. 혼합물은 용매인 물인 존재하는 경우 상기 융용 유리에 나트륨 알루민산염(sodium aluminate) 및 칼륨탄산염(potassium carbonate)을 첨가함으로써 구해졌다. 상기 혼합물이 소정 시간 동안 분쇄된 후, 200 체눈(mesh sieve)(간극 크기: 74㎛)을 통과시켜 상기 유리-기반 재료의 현탁액(slurry)을 얻게 된다. 결국, 약 0.5㎜의 두께 및 20㎸의 내전압을 갖는 보호층(12)이 상기 전극 기판(10) 상에 구해진다. 상기 보호층의 조성물이 표 1에 도시되어 있다.
상기 보호층(12)이 제조된 후, 상기 열-융해 코팅 중에 상기 전극 기판(10)의 내부 표면 상에 발생하는 부산물(녹)은 상기 전극 기판을 180분 동안 산 세척제(acid cleaning fluid) 내에 유지함으로써 제거되어 그 깨끗한 내부 표면을 얻게 된다. 이후, 상기 전극 기판을 크롬산 용액에 120분 동안 유지함으로써 크롬산염(chromate) 처리가 수행되어, 상기 전극 기판(10)의 깨끗한 내부 표면 상에 부식 저항층(14)이 얻어진다.
전술한 과정으로 제조되는 상부 및 하부 전극(3, 4)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 챔버(2) 내에 서로 평행하게 배치되는데, 전극쌍 각각의 상부 및 하부 전극(3, 4) 사이의 간격(D)은 3㎜이고, 인접하는 전극쌍 사이의 피치(P)는 40㎜이다.
처리 챔버(2)는 피처리물(7)이 유전 장벽 방전 플라즈마로 처리되는 플라즈마-처리실(23), 및 상기 플라즈마-처리실로 외부 공기가 유입되는 것 및 상기 챔버로부터 외부로 플라즈마-생성 가스의 누설을 방지하기 위해 상기 처리실의 양측에 형성되는 2개의 이완실(24)을 구비한다. 상기 플라즈마-처리실(23)은 상기 피처리물(7)을 상기 처리실(23)로 공급하는데 사용되는 슬릿(7)을 갖는 내부 측벽(26)에 의해 상기 이완실(24) 각각으로부터 분리된다. 상기 이완실(24)은 상기 피처리물(7)을 상기 이완실(24)로 공급하는데 사용되는 슬릿(29)을 갖는 외부 측벽(28)을 통해 공기-압력 개/폐 메커니즘을 각각 구비하는 입구 및 출구 게이트(25A, 25B)에 의해 각각 외부와 분리된다. 따라서, 예 1의 상기 장치(1)는피처리물이 상기 입구 게이트(25A)로부터 상기 챔버(2) 내로 공급되고, 플라즈마-처리된 피처리물이 상기 출구 게이트(25B)를 통해 상기 챔버로부터 분리되는 직렬형(inline type) 구조를 갖는다.
상기 플라즈마 처리 장치(1)는 상기 피처리물(7)을 상기 처리실(23)로 공급하고 상기 플라즈마-처리된 피처리물을 상기 출구 게이트(25B)를 통해 처리실로부터 분리되는 이송 유닛(8)을 또한 포함한다. 구체적으로, 상기 이송 유닛(8)은 복수의 롤러(80) 및 상기 롤러를 회전시키는 구동 유닛(도시되지 않음)을 구비한다. 또한, 상기 장치(1)는 각각의 전극을 통해 냉매(15)를 순환시키는 전극 냉각 유닛을 포함한다.
전술한 예 1의 플라즈마 처리 장치(1)를 사용하여, 이하의 플라즈마 처리가 수행되었다. 처리될 피처리물(7)로서, 750㎜ ×600㎜ ×0.7㎜의 크기를 갖는 액정(LCD)용 유리판이 사용되었다. 플라즈마-생성 가스로서, 헬륨이 상기 가스 주입구(21)를 통해 챔버(2) 내로 8 liter/min의 유동량으로 공급되었다. 냉매인 이온 교환수가 플라즈마 처리 중에 상기 전극(3, 4)을 통해 순환되었다. 이온 교환수의 온도는 전극 냉각 유닛에 의해 약 20℃로 유지되었다.
모든 하부 전극(4)은 접지와 연결되고, 모든 상부 전극(3)은 전원 공급 장치(6)에 연결된다. 2㎸의 교류 전압이 상기 상부 및 하부 전극(3, 4) 사이에 인가되어 대기 압력 하에서 그 사이에 헬륨인 유전 장벽 방전 플라즈마가 생성된다. 인가된 전력은 1600W이다. 상기 교류 전압의 주파수는 100㎑이다.
피처리물(7)인 유리판은 제1 벨트 컨베이어(90)에 의해 입구 게이트(25A) 앞으로 이송되었다. 이후, 입구 게이트(25A)가 개방되어 상기 챔버(2) 내로 상기 유리판(7)이 공급되었다. 상기 챔버 내로 유리판을 주입이 종료된 후, 상기 입구 게이트(25A)는 폐쇄되었다. 상기 유리판은 상기 이송 유닛(8)에 의해 200 ㎜/sec의 속도로 공급되면서 플라즈마로 처리되었다.
플라즈마 처리가 종료된 이후, 플라즈마-처리된 피처리물이 상기 출구 게이트(25B)에 인접하는 이완실(24)에 공급되었다. 상기 출구 게이트(25B)가 개방되고, 이후 플라즈마-처리된 피처리물이 제2 벨트 컨베이어(91)에 의해 상기 챔버(2)로부터 분리되었다. 거울 반사형 센서가 상기 게이트(25A, 25B)로의 상기 피처리물(7)의 접근을 감지하기 때문에, 상기 게이트는 센서에 의해 검출된 신호에 따라 자동으로 개폐될 수 있다.
플라즈마 처리의 효율을 평가하기 위해, 유리판과의 물의 접촉 각도(contact angle)가 플라즈마 처리 전후에 측정된다. 즉, 미처리된 유리판과의 물의 접촉 각도는 45도이다. 한편, 플라즈마-처리된 유리판과의 물의 접촉 각도는 5도이다. 따라서, 물의 접촉 각도는 플라즈마 처리에 의해 현저하게 감소될 수 있다. 또한, 플라즈마-처리된 유리판과의 물의 접촉 각도의 변동량은 5도 ±4도의 범위로 좁다.
플라즈마 처리가 약 6개월 동안 계속 수행된 이후에도, 플라즈마 처리 장치(1)는 간헐적 방전의 발생 및 보호층의 심각한 손상이 없는 균일한 플라즈마를 안정적으로 제공할 수 있었다. 또한, 6개월간의 플라즈마 처리 동안 상기 플라즈마-처리된 유리판의 오염이 없었다. 또한, 상부 및 하부 전극(3, 4) 각각이 부식 저항층(14)을 갖기 때문에, 플라즈마 처리가 6개월을 경과한 후에도 이온 교환수의오염이 없었다. 전극쌍 각각의 상부 및 하부 전극(3, 4) 사이의 간격(D)이 5㎜인 경우, 유사한 결과가 얻어졌다.
예 1에 사용되는 전극(3, 4)의 세부 사항 및 전술한 플라즈마 처리 조건이 표 1 및 표 2에 도시되어 있다.
예 1의 추가 실험에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 절연층(19)이 이하의 방법에 의해 상기 챔버(2)의 전체 내부 표면에 형성된다. 즉, 상기 전극(3, 4)의 보호층(12)을 제조하는데 사용되는 것과 동일한 유리-기반 재료가 상기 챔버의 전체 내부 표면에 분사된다. 이후, 분사된 막이 약 850℃에서 10분 동안 가열되어 상기 절연층(19)이 구해진다. 상기 절연층(19)의 두께 및 내전압은 각각 약 0.1㎜ 및 2㎸이다. 이 실험에서, 상부 및 하부 전극(3, 4) 사이의 간격(D)은 10㎜이고, 하부 전극(4) 및 도 4의 절연층(19)이 있는 챔버(2) 내부 하부 표면 사이의 간격은 10㎜이다. 한편, 하부 전극(4) 및 도 3의 절연층이 없는 챔버(2) 내부 하부 표면 사이의 간격은 40㎜이다.
상기 플라즈마 처리는 전술한 바와 같은 동일한 조건으로 수행되었다. 하부 전극(4) 및 챔버(2) 내부 하부 표면 사이의 간격이 감소되는 경우에도 상기 실험 동안 간헐적 방전이 발생되지 않았다. 따라서, 절연층(19)의 형성은 간헐적 방전의 발생을 방지하면서 상기 챔버의 크기를 최소화하는데 유용하다.
예 2(Example 2)
예 2의 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)가 도 5에 도시되어 있다. 도 5의장치(1)는 이하의 특징을 제외하면 도 3의 장치와 거의 동일하다. 예 2의 전극(3, 4A)의 세부 사항 및 플라즈마 처리의 조건이 표 1 및 표 2에 도시되어 있다.
예 2의 장치(1)는 사각형 파이프 구조를 갖는 단일 상부 전극(3) 및 각각 원통형 구조인 2개의 하부 전극(4A)으로 각각 이루어지는 3개의 전극쌍이 도 2b에 도시된 바와 같이 상부 및 하부 사이의 간격(D)이 3㎜가 되도록 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다. 상부 및 하부 전극(3, 4A) 각각에는 압출 성형에 의해 제조되는 강철(JIS: SUS 304)인 이음매가 없는 파이프인 전극 기판(10), 및 상기 이음매가 없는 파이프(10)의 외부 표면 상의 보호층(12)이 형성된다. 표면 개략 처리가 상기 유리알을 함유하는 공기 분사를 사용하여 상기 이음매가 없는 파이프의 외부 표면에 수행된 이후, 상기 보호층(12)은 상기 분사 코팅용 유리-기반 재료가 이하의 단계로 준비되는 점을 제외하면 예 1과 동일한 열-융해 코팅 조건 하에서 형성되었다. 주요 성분으로 알루미나, 이산화규소 및 이산화티타늄을 포함하는 용용 유리(frit)가 용융되고 이후 이들 무기질 분말을 급속 냉각시킴으로써 준비된다. 혼합물은 용매인 물인 존재하는 경우 상기 융용 유리에 나트륨 알루민산염 (sodium aluminate), 칼륨탄산염(potassium carbonate) 및 마그넴슘탄산염을 첨가함으로써 구해졌다. 상기 혼합물이 소정 시간 동안 분쇄된 후, 325 체눈(간극 크기; 44㎛)을 통과시켜 상기 유리-기반 재료의 현탁액이 구해진다. 보호층(12)은 약 1㎜의 두께 및 50㎸의 내전압을 갖는다. 상기 보호층(12)의 조성물이 표 1에 도시된다. 상기 보호층(12)이 형성된 후, 상기 열-융해 코팅에 의해 이음매가 없는 파이프의 내부 표면에 발생되는 부산물(녹)은 상기 이음매가 없는 파이프를 120분 동안 산 세척액에 유지시킴으로써 분리되어 상기 이음매가 없는 파이프의 깨끗한 내부 표면이 얻어진다.
전술한 과정에 의해 제조되는 3개의 전극쌍(3, 4A)이 도 5에 도시된 바와 같이 상기 챔버(2) 내에 서로 평행하게 배치되는데, 인접하는 전극쌍 사이의 피치(P)는 40㎜이다.
도 5의 플라즈마 처리 장치(1)를 사용하여, 이하의 플라즈마 처리가 수행되었다. 예 2에서, 750㎜ ×600㎜ ×0.7㎜의 크기를 갖는 액정(LCD)용 유리판이 처리될 피처리물(7)로 사용되었다. 헬륨 및 산소의 혼합물 가스가 상기 가스 주입구(21)를 통해 챔버(2) 내로 플라즈마-생성 가스로서 공급되었다. 헬륨의 유동량은 8 liter/min이다. 산소의 유동량은 100cc/min이다. 약 20℃로 유지되는 냉매인 이온 교환수가 플라즈마 처리 중에 각각의 상기 전극을 통해 순환되었다.
모든 하부 전극(4A)은 접지와 연결되고, 모든 상부 전극(3)은 전원 공급 장치(6)에 연결된다. 2㎸의 교류 전압이 상기 상부 및 하부 전극(3, 4) 사이에 인가되어 대기 압력 하에서 그 사이에 헬륨인 유전 장벽 방전 플라즈마가 생성된다. 인가된 전력은 1600W이다. 상기 교류 전압의 주파수는 100㎑이다.
유리판은 벨트 컨베이어(90)에 의해 게이트(25A) 앞으로 이송되었다. 이후, 게이트(25A)가 개방되어 상기 챔버(2) 내로 상기 유리판(7)이 공급된다. 상기 챔버 내로 유리판을 주입이 종료된 후, 상기 게이트(25A)는 폐쇄되었다. 상기 유리판은 상기 이송 유닛(8)에 의해 74 ㎜/sec의 속도로 공급되면서 플라즈마로 처리된다. 플라즈마 처리가 종료된 이후, 플라즈마-처리된 피처리물이 상기 처리실(23)로부터 상기 게이트(25A) 쪽으로 이송되었다. 이후 게이트(25A)가 다시 개방되고, 플라즈마-처리된 피처리물이 벨트 컨베이어(90)에 의해 상기 챔버(2)로부터 분리되었다. 따라서, 예 2의 플라즈마 처리 장치(1)는 피처리물(7)이 게이트(25A)로부터 상기 챔버(2)로 이송되고 플라즈마-처리된 피처리물이 동일 게이트를 통해 챔버로부터 분리되는 왕복형 구조(shuttle type structure)를 갖는다.
플라즈마 처리의 효율을 평가하기 위해, 유리판과의 물의 접촉 각도(contact angle)가 플라즈마 처리 전후에 측정된다. 즉, 미처리된 유리판과의 물의 접촉 각도는 45도이다. 한편, 플라즈마-처리된 유리판과의 물의 접촉 각도는 7도이다. 따라서, 물의 접촉 각도는 플라즈마 처리에 의해 현저하게 감소될 수 있다. 또한, 플라즈마-처리된 유리판과의 물의 접촉 각도의 변동량은 7도 ±3도의 범위로 좁다.
플라즈마 처리가 약 6개월 동안 계속 수행된 이후에도, 플라즈마 처리 장치는 간헐적 방전의 발생 및 보호층의 심각한 손상이 없는 균일한 플라즈마를 안정적으로 제공할 수 있었다. 또한, 6개월간의 플라즈마 처리 동안 상기 플라즈마-처리된 유리판의 오염이 없었다. 전극쌍 각각의 상부 및 하부 전극(3, 4) 사이의 간격(D)이 5㎜인 경우, 유사한 결과가 얻어졌다.
예 3(Example 3)
예 3의 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)가 도 6에 도시되어 있다. 도 6의 장치(1)는 이하의 특징을 제외하면 도 5의 장치와 거의 동일하다. 예 3의 전극(3, 4A)의 세부 사항 및 플라즈마 처리의 조건이 표 1 및 표 2에 도시되어 있다.
예 3의 장치(1)는 사각형 파이프 구조를 갖는 하나의 상부 전극(3) 및 각각 원통형 구조인 2개의 하부 전극(4A)으로 이루어지는 단일 전극쌍이 상기 챔버(2) 내에 배치되는 것을 특징으로 한다. 상부 및 하부 전극(3, 4A) 각각에는 압출 성형에 의해 제조되는 강철(JIS: SUS 304)인 이음매가 없는 파이프인 전극 기판(10), 및 상기 이음매가 없는 파이프의 외부 표면 상의 보호층(12)이 형성된다.
표면 개략 처리가 상기 유리알을 함유하는 공기 분사를 사용하여 상기 이음매가 없는 파이프의 외부 표면에 수행된 이후, 상기 보호층은 이하 기술되는 열-융해 코팅을 3회 반복함으로써 상기 이음매가 없는 파이프 상에 형성되었다. 즉, 상기 열-융해 코팅은 도포막을 얻기 위해 분사 총을 사용하여 상기 이음매가 없는 파이프의 외부 표면에 약 150g의 유리-기반 재료를 도포하는 단계; 상기 도포막을 약 100℃로 건조하는 단계; 및 상기 도포된 막을 약 850℃에서 10분간 가열하는 단계를 포함한다. 분사 코팅용 상기 유리-기반 재료는 이하의 단계로 준비되었다. 주요 성분으로 알루미나, 이산화규소 및 이산화티타늄을 포함하는 용용 유리(frit)가 용융되고 이후 이들 무기질 분말을 급속 냉각시킴으로써 준비된다. 혼합물은 용매인 물인 존재하는 경우 상기 융용 유리에 나트륨 알루민산염(sodium aluminate) 및 칼륨탄산염(potassium carbonate)을 첨가함으로써 구해졌다. 상기 혼합물이 소정 시간 동안 분쇄된 후, 200 체눈(mesh sieve)(간극 크기: 74㎛)을 통과시켜 상기 유리-기반 재료의 현탁액(slurry)을 얻게 된다. 결국, 약 0.5㎜의 두께 및 20㎸의 내전압을 갖는 보호층(12)이 상기 전극 기판(10) 상에 구해진다. 상기 보호층의 조성물이 표 1에 도시되어 있다.
상기 상부 및 하부 전극(3, 4A)은 챔버(2) 내에 서로 평행하게 배치되어 상부 및 하부 전극 사이의 간격(D)은 5㎜이다. 예 3의 플라즈마 처리 장치(1)는 이완실 및 이송 유닛을 구비하지 않는 일괄식(batch-type) 구조이다. 상기 챔버(2)는 아크릴 수지로 이루어진다. 도면부호 60은 상기 챔버(20) 내에 배치되는 샘플 스테이지(sample stage)를 나타낸다.
도 6의 플라즈마 처리 장치(1)를 사용하여, 이하의 플라즈마 처리가 수행되었다. 예 3에서, 네거티브형 레지스트 재료인 1㎛ 두께인 막을 갖는 실리콘 기판이 처리될 피처리물(7)로 사용되고, 상기 샘플 스테이지(60) 상에 배치되었다. 헬륨, 아르곤 및 산소의 혼합물 가스가 상기 가스 주입구(21)를 통해 챔버(2) 내로 플라즈마-생성 가스로서 공급되었다. 헬륨의 유동량은 1 liter/min이다. 산소의 유동량은 60cc/min이다. 약 20℃로 유지되는 냉매인 이온 교환수가 플라즈마 처리 중에 각각의 상기 전극을 통해 순환되었다.
하부 전극(4A)은 접지와 연결되고, 상부 전극(3)은 전원 공급 장치(6)에 연결된다. 2㎸의 교류 전압이 상기 상부 및 하부 전극(3, 4) 사이에 인가되어 대기 압력 하에서 그 사이의 방전 공간에서 혼합물 가스인 유전 장벽 방전 플라즈마가 생성된다. 인가된 전력은 250W이다. 상기 교류 전압의 주파수는 100㎑이다.
플라즈마 처리를 약 20초 동안 상기 실리콘 기판에 수행함으로써, 레지스트 막이 균일하게 식각되었다. 또한, 레지스트 성분 이외의 불순물이 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 분석에 의해 거의 검출되지 않았다. 플라즈마 처리가 약 6개월 동안 계속 수행된 이후에도, 플라즈마 처리 장치는 간헐적 방전의 발생 및 보호층의 손상이 없는 균일한 플라즈마를 안정적으로 제공할 수 있었다.
예 4(Example 4)
예 4의 본 발명의 플라즈마 처리가 예 3의 플라즈마 처리 장치(1)를 사용하여 수행되었다. 예 4에서, 처리될 피처리물이 소결된(sintered) 알루미나 기판 상에 은-팔라디움 페이스트(silver-palladium paste)를 스크린-인쇄하고, 발생된 산물을 구워서(baking) 그 상부에 본딩-패드 부분을 갖는 회로 보드를 얻음으로써 준비되었다. 헬륨, 아르곤 및 가스가 플라즈마-생성 가스로서 상기 챔버(2) 내에 제공되었다. 헬륨의 유동량은 1 liter/min이다. 수소의 유동량은 30 cc/min이다. 아르곤의 유동량은 3 liter/min이다. 예 4의 플라즈마 처리 조건이 표 3에 도시되어 있다.
플라즈마 처리가 약 5초 동안 상기 피처리물에 수행되었다. XPS 분석의 결과로부터, 은 산화막의 피크가 플라즈마 처리 전에 상기 피처리물로부터 검출되었다. 하지만, 플라즈마 처리 이후, 은 산화막의 피크가 사라지고, 금속 은 피크가 검출되었다. 이것은 금속 은에 상기 본딩-패드 부분의 은 산화막의 감소를 의미한다. 플라즈마 처리가 약 6개월 동안 계속하여 수행된 이후에도, 플라즈마 처리 장치는 간헐적 방전의 발생 및 보호층의 손상 없이 균일한 플라즈마를 안정적으로 제공할 수 있었다.
예 5(Example 5)
본 발명의 예 5의 플라즈마 처리 장치(1)가 도 7에 도시되어 있다. 도 7의 장치(1)는 이하의 특징을 제외하면 도 5의 장치와 거의 동일하다. 전극(3, 4A)의 세부 사항 및 플라즈마 처리의 조건이 표 1 및 표 3에 도시되어 있다.
예 5의 플라즈마 처리 장치(1)는 처리될 피처리물(7)을 이송시키는 테프론롤러(80)가 사각형 파이프 구조를 갖는 단일 상부 전극(3) 및 각각 원통형 구조를 갖는 2개의 하부 전극(4A)으로 각각 이루어지는 3개의 전극쌍 중 인접하는 전극쌍 사이의 공간에 배치되는 것을 특징으로 한다. 상기 롤러(80)의 직경 및 길이는 각각 20㎜ 및 400㎜이다. 각각의 롤러(80)는 챔버(2)의 외부에 배치되는 구동 유닛(도시되지 않음)에 의해 회전될 수 있다.
즉, 롤러(80)의 일측 단부는 밀폐된 밀봉 부재를 통해 챔버(2)의 후측 벽으로부터 외부로 돌출되어 있다. 상기 롤러(80)의 돌출된 단부는 파워 전달 벨트(도시되지 않음)를 사용하여 구동 유닛에 연결된다. 또한, 이 예의 플라즈마 처리 장치(1)는 이완실이 없다. 따라서, 챔버(2)의 크기는 챔버 내의 롤러(80)의 적당한 위치 및 상기 이완실의 생략에 의해 감소될 수 있다. 각각 공기 개/폐 메커니즘을 갖는 입구 및 출구 게이트(25A, 25B)는 챔버(2)의 대향 측벽(26)에 인접하게 배치된다. 상기 측벽(26) 각각은 챔버(2) 내로 상기 피처리물을 공급하는 슬릿(27)을 구비한다.
도 7의 플라즈마 처리 장치(1)를 사용하여, 이하의 플라즈마 처리가 수행되었다. 처리될 피처리물은 300㎜ ×300㎜ ×2㎜의 크기를 갖는 유리판 상에 네거티브형 레지스트 재료인 1㎛ 두께의 막을 각각 갖는 3개의 실리콘 기판을 배치함으로써 준비되었다. 헬륨, 아르곤 및 산소의 혼합물 가스가 플라즈마-생성 가스로서 챔버 내로 공급되었다. 헬륨의 유동량은 1 liter/min이다. 산소의 유동량은 60 cc/min이다. 아르곤의 유동량은 3 liter/min이다. 챔버(2)는 아크릴 수지로 이루어지며 520㎜ 길이 ×352㎜ 폭 ×200㎜ 높이인 크기를 갖는다.
모든 하부 전극(4A)은 접지와 연결되고, 모든 상부 전극(3)은 전원 공급 장치(6)에 연결된다. 2㎸의 교류 전압이 상기 상부 및 하부 전극(3, 4) 사이에 인가되어 대기 압력 하에서 그 사이의 방전 공간에 상기 혼합물 가스의 유전 장벽 방전 플라즈마가 생성된다. 인가된 전력은 250W이다. 상기 교류 전압의 주파수는 100㎑이다. 피처리물의 이송 속도는 방전 공간에서 2 mm/sec이다.
약 20초 동안 상기 피처리물에 플라즈마 처리를 수행함으로써, 상기 피처리물의 레지스트 막이 균일하게 식각되었다. 또한, XPS 분석 결과는 레지스트 성분 이외의 불순물이 거의 검출되지 않음을 보여 준다.
예 6(Example 6)
본 발명의 예 6의 플라즈마 처리 장치(1)가 도 8에 도시되어 있다. 도 8의 장치(1)는 이하의 특징을 제외하면 도 5의 장치와 거의 동일하다. 따라서, 중복 설명은 불필요한 것으로 간주한다. 전극(3, 4A)의 세부 사항 및 플라즈마 처리의 조건이 표 1 및 표 3에 도시되어 있다.
상기 플라즈마 처리 장치(1)에서, 사각형 파이프 구조를 갖는 단일 상부 전극(3) 및 원통형 구조를 갖는 2개의 하부 전극(4A)으로 각각 이루어지는 3개의 전극쌍이 도 5의 장치와 동일한 방식에 따라 배치된다. 전극쌍 각각의 상부 및 하부 전극 사이의 간격(D)은 5㎜이다. 상기 챔버(2)는 아크릴 수지로 이루어지며 520㎜ 길이 ×352㎜ 폭 ×200㎜ 높이인 크기를 갖는다.
하부 전극(4A) 각각은 챔버(2) 내에 자신의 축에 대해 회전 가능하게 지지되며, 자신의 축 방향으로 일측 단부로부터 연장되는 원형 막대(86)를 갖는다. 상기 원형 막대(86)는 밀폐 밀봉 부재를 통해 챔버의 후측 벽으로부터 돌출되며, 고무 벨트(52)를 통해 구동 유닛(50)에 연결된다. 하부 전극(4A)이 구동 유닛(50)에 의해 회전되는 경우, 하부 전극 상의 피처리물(7)은 도 8에서 화살표로 도시된 바와 같이, 방전 공간 내에서 수평으로 이동한다. 따라서, 하부 전극(4A) 각각은 피처리물(7)을 이송시키는 롤러(80)로 또한 작용한다.
도 8의 플라즈마 처리 장치(1)를 사용하여, 이하의 플라즈마 처리가 수행되었다. 처리될 피처리물(7)로서, 네거티브형 레지스트 재료인 1㎛ 두께의 막을 각각 구비하는 실리콘웨이퍼가 사용되었다. 상기 실리콘웨이퍼의 직경은 100㎜이다. 헬륨, 아르곤 및 산소의 혼합물 가스가 플라즈마-생성 가스로서 가스 주입구(21)를 통해 챔버(2) 내에 공급되었다. 헬륨의 유동량은 3 liter/min이다. 산소의 유동량은 80 cc/min이다. 아르곤의 유동량은 1 liter/min이다.
모든 하부 전극(4A)은 접지와 연결되고, 모든 상부 전극(3)은 전원 공급 장치(6)에 연결된다. 1.5㎸의 교류 전압이 상기 상부 및 하부 전극(3, 4) 사이에 인가되어 대기 압력 하에서 그 사이의 방전 공간에 상기 혼합물 가스의 유전 장벽 방전 플라즈마가 생성된다. 인가된 전력은 350W이다. 상기 교류 전압의 주파수는13.56㎒이다. 실리콘웨이퍼는 롤러(80)로 작용하는 상기 하부 전극(4A)의 회전에 의해 3 mm/sec의 속도로 이송되었다.
약 20초 동안 상기 피처리물에 플라즈마 처리를 수행함으로써, 상기 피처리물의 레지스트 막이 균일하게 식각되었다. 또한, XPS 분석 결과는 레지스트 성분 이외의 불순물이 거의 검출되지 않음을 보여 준다.
비교예 1(Comparative Example 1)
비교예 1의 플라즈마 처리 장치는 상부 및 하부 전극 각각이 예 1의 보호층 대신에 통상적인 세라믹 분사 방식에 의해 제조되는 세라믹-분사된 층을 갖는 점을 제외하면 예 1의 장치와 거의 동일하다. 상기 세라믹-분사된 층은 약 0.5㎜의 두께를 갖는 알루미나-분사된 막이다.
비교예 1의 장치를 사용하여, 플라즈마 처리가 예 1과 동일한 조건 하에 수행되었다. 플라즈마 처리 시, 스파크 방전의 발생이 관측되었다. 상기 세라믹-분사된 막에 핀홀이 존재하는 것이 스파크 방전의 원인이라고 추정된다. 또한, 플라즈마 처리 이후에 발생되는 세라믹-분사된 막의 심각한 손상이 약 2개월 동안 계속해서 수행되었다.
비교예 2(Comparative Example 1\2)
비교예 2의 플라즈마 처리 장치는 상부 및 하부 전극 각각이 예 2의 보호층 대신에 통상적인 세라믹 분사 방식에 의해 제조되는 세라믹-분사된 층을 갖는 점을제외하면 예 1의 장치와 거의 동일하다. 상기 보호층은 약 0.5㎜의 두께를 갖는 알루미나-분사된 막이다. 비교예 2의 장치를 사용하여, 플라즈마 처리가 예 2와 동일한 조건 하에 수행되었다. 플라즈마 처리 시, 스파크 방전의 발생이 관측되었다. 또한, 상기 스파크 방전이 피처리물에 심각한 손상을 주었다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 생성용 전극은 예 1 내지 예 6의 플라즈마 처리 시, 현저한 성능을 보여준다. 본 발명의 전극은 플라즈마-처리 장치에 또한 사용되어 유기 물질과 같은 외부 물질을 처리될 피처리물로부터 제거하고, 유기막의 접착력, 표면 변형, 막 형성을 향상시키며, 또는 금속 산화막을 감소시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 전극을 갖는 플라즈마 처리 장치는 희 가스 또는 희 가스와 반응성 가스의 혼합물의 대기 압력 플라즈마로 피처리물을 효율적으로 처리하는데 적합하다.

Claims (21)

  1. 플라즈마 생성용 전극에 있어서,
    전극 기판(electrode substrate); 및
    상기 전극 기판의 플라즈마에 노출되는 적어도 하나의 표면에 유리-기반 재료를 열-융해 코팅함으로써 형성되는 보호층(protection layer)
    을 포함하는 전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호층이 알칼리 금속(alkali) 및 알칼리토류 금속(alkaline earth metal) 중 적어도 하나의 30 wt% 이하를 함유하는 전극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보호층이 주요 성분으로 이산화규소(silica), 알루미나(alumina) 및 이산화티타늄(titania)을 함유하는 전극.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극 기판은 평판형 구조(tabular structure)이며,
    상기 보호층은 상기 평판형 구조의 외부 표면에 형성되는
    전극.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전극 기판이 상기 평판형 구조의 내부 표면에 부식 저항층(corrosion resistance layer)을 갖는 전극.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극 기판은 전극 재료의 이음매(seam)가 없는 파이프이며,
    상기 보호층은 상기 이음매가 없는 파이프의 외부 표면에 형성되는
    전극.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보호층의 내전압(withstand voltage)이 1 내지 50㎸ 범위인 전극.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보호층의 두께가 0.1㎜ 내지 2㎜m 범위인 전극.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보호층이 열-융해 코팅(heat-fusion coating)―여기서 열-융해 코팅은
    (a) 도포막(applied film)을 얻기 위해 상기 전극 기판의 표면에 상기 유리-기반 재료 및 용매(solvent)의 혼합물을 도포하는 단계; 및
    (b) 400 내지 1000℃의 온도에서 상기 도포막을 가열하는 단계
    를 포함함―에 의해 형성되는
    전극.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보호층이 주어진 횟수만큼 상기 (a) 및 (b) 단계를 반복함으로써 형성되는 전극.
  11. 제1항에 있어서,
    표면 개략 처리(surface roughing treatment)가 상기 열-융해 코팅 전에 상기 전극 기판의 표면에 수행되는 전극.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전극 기판은 평판형 구조(tubular structure)이며,
    상기 평판형 구조는 사각형 플레이트인 전극 재료를 준비하고, 상기 사각형 플레이트의 일측을 동공이 없는 용접(voidless welding)에 의해 대향측과 촘촘히 용접하되 용접 부분에 동공(void)의 발생을 방지하면서 형성되는
    전극.
  13. 유전 장벽(dielectric barrier) 방전 플라즈마로 방전 공간에 배치된 피처리물을 처리하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    a) 적어도 한 쌍의 플라즈마 생성용 전극;
    b) 상기 전극 내부에 수납되는 처리 챔버;
    c) 상기 전극 사이에 정해지는 상기 방전 공간에 플라즈마-생성 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    d) 상기 방전 공간 내에 상기 플라즈마-생성 가스의 상기 유전 장벽 방전 플라즈마를 생성하도록 상기 전극 사이에 전압을 인가하는 전원 공급 장치
    를 포함하며,
    상기 적어도 한 쌍의 전극은 전극 기판 및 상기 전극 기판의 상기 플라즈마에 노출되는 적어도 하나의 표면에 유리-기반 재료를 열-융해 코팅함으로써 형성되는 보호층을 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전극에는 평판형 구조를 갖는 상기 전극 기판, 상기 평판형 구조의 외부 표면 상의 상기 보호층, 및 상기 평판형 구조의 내부 표면 상의 부식 저항층이 제공되는 플라즈마 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전극의 내부에 냉매(coolant)를 제공하는 전극 냉각 유닛(electrodecooling unit)을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 전극들 사이의 간격이 1 내지 20㎜ 범위인 플라즈마 처리 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 한 쌍의 전극은 상기 방전 공간을 제공하기 위해 배열되는 복수의 상부 및 하부 전극쌍이며,
    상기 플라즈마 처리 장치는 상기 피처리물을 상기 방전 공간 내로 주입하고 상기 방전 공간으로부터 플라즈마-처리된 피처리물을 분리하는 이송 유닛 (conveying unit)―여기서 이송 유닛은 상기 챔버 내의 상기 방전 공간 이외의 공간에 배치됨―을 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 한 쌍의 전극은 상기 방전 공간을 제공하기 위해 배열되는 복수의 상부 및 하부 전극쌍이며,
    상기 하부 전극은 상기 피처리물을 상기 방전 공간 내에 주입하고 상기 방전 공간으로부터 플라즈마-처리된 피처리물을 분리하는 이송 수단으로 사용되는
    플라즈마 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 하부 전극 각각은 원통형 구조(cylindrical structure)이고, 상기 챔버 내에 회전 가능하도록 지지되며,
    상기 플라즈마 처리 장치는 상기 피처리물을 이송시키는 롤러(roller)로서 상기 하부 전극을 자신의 축에 대해 회전시키는 구동 유닛을 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 챔버는 금속 재료로 이루어지며, 자신의 내부 표면에 절연층 (insulation layer)을 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  21. 제13항에 기재된 플라즈마 처리 장치로 플라즈마 처리하는 방법에 있어서,
    상기 피처리물이 희(希) 가스(rare gas), 상기 희 가스 및 대기 압력 근처에서 생성되는 반응성 가스(reactive gas)의 혼합물 중 하나인 상기 유전 장벽 방전 플라즈마에 의해 처리되는
    플라즈마 처리 방법.
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