KR100383170B1 - 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치는 공정 챔버(11)의 내부에 설치된 상,하부 전극(15)(16) 사이의 플라즈마 형성영역에 반응가스를 집중적으로 공급하고, 그 외의 공정 챔버(11) 내측에 비반응가스를 공급하여, 공급되어지는 반응가스의 대부분이 플라즈마 형성영역에서 반응에 참여한 후 배기관(19)으로 배출되도록 함으로써, 적은 양의 반응가스를 공급하여 균일한 증착작업이 이루어지므로 증착효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치{DEPOSITION APPARATUS OF CONTINUOUS POLYMERIZING SYSTEM USING PLASMA}

본 발명은 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치에 관한 것으로, 특히 소재 주변의 플라즈마 형성에 반응가스가 집중적으로 공급되도록 하여 효율적인 증착작업이 이루어지도록 하는데 적합한 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치에 관한 것이다.

일반적으로 고분자 재료를 금속 소재에 증착하여 친수성 또는 초소수성을 향상시키는 금속 표면처리 방법으로 플라즈마(PLASMA)를 이용한 증착법이 주로 이용되고 있는데, 그 이유는 플라즈마를 이용한 증착법을 쓸 경우에 부착력이 좋고, 증착온도가 낮아질 수 있어서 고온가열에 의한 모재의 변형, 변성을 줄일 수 있는 장점이 있기 때문이다.

상기와 같이 금속소재에 플라즈마를 이용하여 고분자 재료를 증착하는 방법을 간단히 설명하면, 공정 챔버의 내측에 2개의 전극(ELECTRODE)을 배치하고, 그 전극의 사이에 소재를 위치시키며, 그 소재를 전원공급장치(POWER SUPPLY)에 연결하고 전극을 접지시킨 상태에서, 공정 챔버의 내부를 진공펌프(VACUUM PUMP)로 펌핑하여 진공상태로 유지시키는 동시에 전원공급장치를 이용하여 전극에 전원을 공급하면 방전에 의하여 플라즈마가 발생되는데, 이와 같이 발생되는 플라즈마에 의하여 가스들의 분자결합이 끊어지게 되어 시료의 표면에 고분자 막의 증착이 이루어지게 된다.

그러나, 상기와 같은 플라즈마 증착은 일정 크기의 소재를 공정 챔버의 내측에 장착한 상태에서 공정분위기를 조성한 다음 증착하는 것으로, 연속적인 작업이 이루어지지 못하여 대량생산에는 적합하지 못한 것이었다.

이러한 문제점의 해결 방안으로 롤 형태로 감겨있는 시트(SHEET) 상태의 소재를 언 와인더에서 공정챔버(PROCESS CHAMBER)로 연속적으로 공급하고, 그 공정챔버에서 증착이 이루어진 소재를 반대쪽의 와인더에 감기도록 하여 작업을 연속적으로 실시하는 방법이 소개되고 있다.

그러나, 이러한 플라즈마를 이용한 고분자 막의 연속증착장치는 공정 챔버의 내부로 공급되는 반응가스가 혼합가스 형태로 하나의 가스공급관을 통하여 공급되기 때문에 소재에 고분자 막의 증착이 이루어지는 플라즈마 형성영역 이외의 부분에도 공급이되고, 그와 같이 플라즈마 형성영역 이외의 영역으로 공급이 되는 반응가스는 거의 반응에 기여하지 못하고 그대로 외부로 배출되므로 그에 따른 반응가스의 불필요한 손실이 발생되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 소재가 지나는 플라즈마 형성영역에 반응가스가 집중적으로 공급되어 반응에 참여하도록 함으로써, 불필요한 반응가스의 소모를 차단하여 작업효율을 향상시키도록 하는데 적합한 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장비의 가스공급구조를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치를 개략적으로 보인 종단면도.

도 2는 도 1에서 가스공급상태를 보인 종단면도.도 3은 도 1의 측단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 공정 챔버 12 : 소재

13 : 언 와인더 14 : 와인더

15,16 : 상,하부 전극 17 : 반응가스 공급관

18 : 비반응가스 공급관 19 : 배기관

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 내부가 밀폐되어 있는 일정공간을 가지는 공정 챔버와, 그 공정 챔버의 일측에 설치되어 공정 챔버에 소재를 공급하기 위한 언 와인더와, 타측에 설치되어 공정 챔버에서 배출되는 소재를 권취하는 와인더와, 상기 공정 챔버의 상,하측에 배치되며 전원이 공급되는 상,하부 전극과, 상기 공정 챔버의 전면 상,하측에 연결되어 공정 챔버를 지나는 소재의 상,하측에 나란하게 반응가스를 분사하기 위한 반응가스 공급관과, 상기 공정 챔버의 상,하측에 연결되어 주입되는 비반응가스의 가스실드에 의해 공정챔버의 내부로 주입되는 반응가스가 소재의 상,하측에서 집중적으로 플라즈마의 형성이 이루어지도록 하기 위한 비반응가스 공급관과, 상기 공정 챔버의 후단부에 설치되어 공정 챔버의 내부에서 반응하고난 후의 배기가스를 배출하기 위한 가스 배기관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치가 제공된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의하면 언 와인더에서 공정 챔버에 시트 상태의 소재를 공급하고 공정 챔버에서 배출되는 소재를 와인더에서 권취하는 상태에서 공정 챔버의 내부로 공정 가스를 주입함과 아울러 상,하부 전극과 소재에 전원을 인가하여 상,하부 전극 사이에 플라즈마를 발생시킴으로써 소재의 표면에 고분자 중합물을 증착하게 된다.

그리고, 상기와 같이 공정 챔버에 공급되는 공정 가스는 상,하부 전극 사이의 플라즈마 형성영역에 반응가스를 공급하고, 상,하부 전극의 외측에 비반응가스를 공급하여 상,하부 전극 사이에 플라즈마 형성영역에 일정양이 공급되어 반응에 참여하도록 함으로써, 플라즈마 형성영역에 반응가스가 집중적으로 공급되어짐에 따라 적은 양의 반응가스를 이용하여 증착이 이루어지게 된다.

이하, 상기와 같은 본 발명 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치를 첨부된 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치를 개략적으로 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1에서 가스공급상태를 보인 종단면도이며, 도 3은 도 1의 측단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치는 밀폐된 공정 챔버(11)의 일측에 소재(12)를 공정 챔버(11)로 공급하기 위한 언 와인더(13)가 설치되어 있고, 타측에는 공정 챔버(11)에서 배출되는 소재(12)를 권취하기 위한 와인더(14)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 공정 챔버(11)의 내부에는 공정 챔버(11) 내부를 지나는 소재(12)의 상,하측에 상,하부 전극(15)(16)이 고정되어 있어서, 상,하부 전극(15)(16)과 그 사이를 지나는 소재(12)에 전원을 인가하는 것에 플라즈마를 형성할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 공정 챔버(11)의 전방 측면에는 상,하부 전극(15)(16) 사이의 플라즈마 형성영역(P)에 반응가스인 탄화수소계가스를 공급하기 위한 반응가스공급관(17)이 설치되어 있고, 상기 상,하부 전극(15)(16)과 공정 챔버(11)의 내측 상,하면 사이에 비반응가스를 공급하기 위한 비반응가스 공급관(18)이 공정 챔버(11)의 상,하부 외측면에 연결설치되어 있으며, 상기 공정 챔버(11)에서 반응하고난 후의 배기가스를 배출하기 위한 가스배기관(19)이 공정 챔버(11)의 후위에 설치되어 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치는 언와인더(13)에서 공정 챔버(11)의 내부로 소재(12)가 공급이 되고, 그와 같이 공급되는 소재(12)가 공정 챔버(11)를 지나 와인더(14)에 권취되는 상태에서 비반응가스 공급관(18)을 통하여 공정 챔버(11)의 내부에 비반응가스를 공급하는함과 아울러 반응가스 공급관(17)을 통하여 공정 챔버(11)의 내부에 탄화수소계 가스를 공급하면서 전극(15)(16)과 소재(12)에 전원을 인가하면 상,하부 전극(15)(16)의 사이에서 플라즈마(P)가 형성되며 소재(12)의 표면에 고분자 중합물의 증착이 이루어지게 된다.

그리고, 상기와 같이 공정 챔버(11)의 내부로 공급되는 비반응가스는 상,하부 전극(15)(16)의 외측에 공급되어지고, 반응가스인 탄화수소계 가스는 상,하부 전극(15)(16) 사이의 플라즈마 형성영역에 집중적으로 공급되어 비반응가스와 혼합되면서 공급되는 대부분의 반응가스가 중합물의 증착에 기여하게 된다.

즉, 플라즈마 형성영역 이외의 영역에 공급되어진 비반응가스가 무형의 가스 실드(GAS SHIELD)를 형성하여 공정 챔버(11)의 내부로 주입된 반응가스들이 확산되지 않고 대부분이 소재(12)의 상,하측에 집중적으로 공급되도록 한 후 가스 배기관(19)으로 배출되게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치는 공정 챔버의 내부에 설치된 상,하부 전극 사이의 플라즈마 형성영역에 반응가스를 집중적으로 공급할 수 있도록 반응가스 공급관을 설치하여, 공급되는 반응가스가 대부분 증착을 위한 반응이 된 후 배기됨으로써, 반응가스의 절감에 따른 증착효율이 향상되고, 균일한 증착이 이루어지게 된다.

Claims (2)

1. 내부가 밀폐된 일정공간을 가지는 공정 챔버와, 그 공정 챔버의 일측에 설치되어 공정 챔버에 소재를 공급하기 위한 언 와인더와, 타측에 설치되어 공정 챔버에서 배출되는 소재를 권취하는 와인더와, 상기 공정 챔버의 상,하측에 배치되며 전원이 공급되는 상,하부 전극과, 상기 공정 챔버의 전면 상,하측에 연결되어 공정 챔버를 지나는 소재의 상,하측에 나란하게 반응가스를 분사하기 위한 반응가스 공급관과, 상기 상,하부 전극의 외측에 설치되어 공정챔버의 내부로 주입되는 비반응가스의 가스압력에 의해 상기 반응가스 공급관을 통하여 공정챔버의 내부로 주입되는 반응가스가 소재의 상,하측에서 집중적으로 플라즈마의 형성이 이루어지도록 하기 위한 비반응가스 공급관과, 상기 공정 챔버의 후단부에 설치되어 공정 챔버의 내부에서 반응하고난 후의 배기가스를 배출하기 위한 가스 배기관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 반응가스 공급관은 소재의 상,하측에 각각 배치되어 소재가 이동하는 방향으로 반응가스를 공급하여 소재의 이동방향으로 동일한 가스 플로우가 형성되어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 고분자 막 연속증착장치.