KR100500433B1 - 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마장치 - Google Patents

전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100500433B1
KR100500433B1 KR10-2002-0058333A KR20020058333A KR100500433B1 KR 100500433 B1 KR100500433 B1 KR 100500433B1 KR 20020058333 A KR20020058333 A KR 20020058333A KR 100500433 B1 KR100500433 B1 KR 100500433B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
atmospheric pressure
pressure plasma
voltage
surface treatment
Prior art date
Application number
KR10-2002-0058333A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040026773A (ko
Inventor
백종문
이해룡
이기훈
이근호
Original Assignee
주식회사 피에스엠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 피에스엠 filed Critical 주식회사 피에스엠
Priority to KR10-2002-0058333A priority Critical patent/KR100500433B1/ko
Publication of KR20040026773A publication Critical patent/KR20040026773A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100500433B1 publication Critical patent/KR100500433B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32348—Dielectric barrier discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32541—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/3255—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816—Pressure
    • H01J37/32825—Working under atmospheric pressure or higher

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 표면처리용 대기압 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.
본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 오픈시스템 내의 유전물질로 둘러싸인 고전압 전극과 접지 전극, 상기 고전압 전극으로 전원을 공급하는 전원공급부 및 피처리물을 직진·왕복운동과 회전운동 중의 어느 하나를 포함하여 구동할 수 있는 구동부를 포함하여 구성되는 표면처리용 대기압 플라즈마 발생장치에 있어서, 대기압 플라즈마 방전을 위하여 고전압 전극과 접지 전극이 순차적으로 인가되어 배열되도록 일체형으로 설계된 전압배열형 전극임을 특징으로 하는 전압배열형 전극으로 구비됨에 기술적 특징이 있다.
본 발명의 대기압 플라즈마 장치의 전압배열형 전극은 전극간의 배열 간격을 0.1-10mm의 범위에서 조절함으로써 방전에 필요한 전압을 낮출 수가 있고, 금속패턴이 되어 있는 기판이나 고분자, 유리, 금속 재질 중 어느 하나의 표면처리에서도 이상방전이 전극간의 방전으로 유도되도록 하며, 전기적으로 접지되어 있거나 플로팅(floating)되어 있는 재질에서도 방전이 가능하다는 장점이 있다.

Description

전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마 장치{Atmospheric pressure plasma apparatus using arrangement electrode}
본 발명은 표면처리용 대기압 플라즈마 장치와 그에 구비되는 전압배열형 전극에 관한 것으로, 보다 자세하게는 대기압 플라즈마 장치의 고전압전극과 접지 전극이 순차적으로 인가되어 배열되도록 일체형으로 설계하여 전극간의 간격을 조절함으로써 이상방전 현상을 제어하고 방전이 어려운 재료에서도 방전이 일어날 수 있도록 하는 대기압 플라즈마 장치에 관한 것이다.
종래의 플라즈마를 이용한 표면처리 장치에서는, 대기압이 아닌 진공 상태에서 플라즈마를 발생시켜 표면처리를 행하는 공정을 사용하였는데, 이러한 진공 플라즈마 표면처리 장치는 오픈 시스템이 아니라 진공 상태를 만들어 줄 수 있는 장비 및 진공챔버가 별도로 필요하여 가격이 매우 상승하고, 또한 피처리물이 진공챔버 내에서 처리되므로 크기와 형상에 큰 제약이 있다는 문제점을 가진다.
이러한 진공 플라즈마 발생장치의 단점을 극복하기 위하여 미국 특허 제 5,124,173호 에서는 단순 평판 전극을 사용하는 대기압 유전막 방전(Dielectric Barrier Discharge)에 대한 연구가 소개되었고, 미국 특허 제 5,414,324호에서도 대기압에서 플라즈마를 형성시키기 위한 장치로서 1-5kV, 1-100kHz로 전원을 가변할 때의 가스 조성, 전극간 간격에 따른 방전에 대한 연구를 수행하였다. 그러나 이러한 방법들은 아크(arc) 또는 스트리머(streamer)와 같은 이상방전 현상을 조절할 수가 없으며 사용되는 기체에 한계가 있고, 대향되게 위치된 고전압전극과 접지 전극 사이에서 피처리물의 표면처리가 진행되는 공정이기 때문에 복잡한 형상 및 크기를 갖는 피처리물의 표면처리가 어렵다는 문제점이 있다.
도 1은 종래의 대기압 플라즈마 발생장치에 관한 개략도를 나타내었다. 고전압전극(1)과 접지 전극 사이(2)에서 피처리물(4)의 표면처리가 진행되도록 설계되어 있어 피처리물의 형상과 크기에 많은 제약이 따른다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 대기압 플라즈마를 생성 장치에서 플라즈마 방전을 위하여 서로 대향되도록 배치되어 있던 고전압전극과 접지 전극이 순차적으로 인가되어 배열되도록 일체형의 구조로 설계됨으로써 피처리물과의 방전에 필요한 전압을 대폭 낮추고 또한 교차되는 전극간의 간격 조절을 통해 이상방전을 전극간으로만 유도하여 금속패턴이 되어 있는 기판의 경우에도 플라즈마를 이용한 표면처리가 가능하도록 하는 표면처리용 대기압 플라즈마 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 대기압 플라즈마 발생장치에 고전압전극(10)과 접지 전극(9)이 순차적으로 인가되어 배열되도록 설계된 일체형의 전압배열형 전극(7)을 적용함으로써 달성된다.
본 발명은 오픈시스템 내의 유전물질로 둘러싸인 고전압 전극과 접지 전극, 상기 고전압 전극으로 전원을 공급하는 전원공급부 및 피처리물을 직진·왕복운동과 회전운동 중의 어느 하나를 포함하여 구동할 수 있는 구동부를 포함하여 구성되는 표면처리용 대기압 플라즈마 발생장치에 있어서, 대기압 플라즈마 방전을 위하여 고전압 전극과 접지 전극이 순차적으로 인가되어 배열되도록 설계하여 전극이 일체형으로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 플라즈마 발생장치의 개략도로서, 도 2에 따르는 대기압 플라즈마 발생장치는 평판 디스플레이 제조공정, 반도체 웨이퍼 세정공정, PCB 기판의 세정 및 고분자 재료의 표면개질에 적용할 수 있도록 기존의 대기압 플라즈마 장치에서 대향되게 배치되었던 고전압 전극과 접지 전극을 일체형으로 설계함으로써 다양한 피처리물의 재질이나 종류 및 크기와 형상에 큰 제약을 받지 않도록 하였다. 또한 피처리물이나 전극 부근에 가스 주입구(8)를 설치하여 생성된 작용기들의 수명을 길게 함으로써 효율을 증가시킬 수 있도록 하였다.
도 3은 도 2에서 플라즈마 방전을 위해 사용되는 전압배열형 전극을 나타낸 개념도로서, 고전압전극(10)과 접지 전극(9)이 순차적으로 인가되어 배열되도록 설계되었다. 전극들의 재질은 금속이며 Al2O3, ZrO2, Y2O3, SiO2 중의 어느 하나인 유전물질이 둘러싸고 있는 원통형과 다각형 중의 어느 하나의 튜브형태로 구성되어 있다. 또한 이 유전체 관의 직경은 0.1-500mm, 두께가 5mm이내인 것으로 한다.
그리고, 고전압전극(10)과 접지 전극(9)의 배열순서에 있어서 전극의 처음과 끝에 접지 전극(9)을 설치하도록 하여 초기 샘플이 진입할 때의 이상방전을 제어할 수 있도록 하였다.
또한 피처리물의 재질 또는 종류에 따라 교차되는 전극간의 간격을 조절함으로써 방전현상이 조절될 수 있도록 하였는데, 방전되는 유전체 사이의 거리가 0.1-10mm 사이에서 조절될 수 있도록 설계하였다.
본 발명에 의한 대기압 플라즈마 장치를 이용한 표면처리의 예를 들어보면 다음과 같다.
피처리물(4)이 접지되어 있거나 절연되어 있을 경우에도 본 발명에 의한 대기압 플라즈마 장치를 이용하여 표면처리를 할 수 있다. 이 때 플라즈마 인가 전원의 주파수 범위는 5KHz∼20KHz이었고 이 범위 이내에서 인가전압을 변화시켜 플라즈마 방전시에 발생하는 이상방전을 제어할 수 있었다.
그리고, 본 발명에서 적용된 대기압 플라즈마 장치에서 피처리물(4)이 놓이는 구동부(11)를 피처리물이 직진 왕복운동과 회전운동 중의 어느 하나를 할 수 있도록 설계하여 표면처리하는 경우를 들 수 있다. 이 때 피처리물이 직진 왕복운동과 회전운동 중의 어느 하나를 하게 되면 처리속도와 표면처리의 균일성을 향상시킬 수 있었다.
또한 본 발명에서 적용된 대기압 플라즈마 장치에서 가스의 전체 흐름 속도를 조절할 때의 경우로서 피처리물의 유기 불순물의 화학적 제거 뿐만이 아니라 입자들의 물리적인 제거도 가능함을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명의 대기압 플라즈마 장치는 고전압전극과 접지 전극이 순차적으로 인가되어 배열되는 일체형으로 설계된 전압배열형 전극을 적용하고 전극간의 간격 및 배치순서를 조절함으로써 방전에 필요한 전압을 대폭 낮출수가 있고, 이상방전 현상을 제어하며 금속패턴이 되어 있는 기판, 전기적으로 접지되어 있거나 플로팅(floting)되어 있는 재료 및 고분자, 유리, 금속의 표면처리까지 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 표면처리용 대기압 플라즈마 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 표면처리용 대기압 플라즈마 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의한 표면처리용 대기압 플라즈마 장치에 구비되는 전압배열형 전극의 개념도이다.
((도면의 주요부분에 대한 부호의 설명))
1. 종래 플라즈마 방전장치의 고전압 전극
2. 종래 플라즈마 방전장치의 접지 전극
3. 유전체 4. 피처리물
5. 가스주입구 6. 가스방출구
7. 전압배열형 전극 8. 가스주입구
9. 전압배열형 전극에 내장된 접지 전극
10. 전압배열형 전극에 내장된 고전압 전극11. 구동부

Claims (11)

  1. 오픈시스템 내의 유전물질로 둘러싸인 고전압 전극과 접지 전극, 상기 고전압 전극으로 전원을 공급하는 전원공급부 및 피처리물을 직진·왕복운동과 회전운동 중의 어느 하나를 포함하여 구동할 수 있는 구동부를 포함하여 구성되는 표면처리용 대기압 플라즈마 발생장치에 있어서,
    대기압 플라즈마 방전을 위하여 고전압 전극과 접지 전극이 순차적으로 인가되어 배열되도록 일체형으로 설계된 전압배열형 전극임을 특징으로 하는 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유전물질은 Al2O3, ZrO2, Y2O3, SiO2 중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전압배열형 전극의 형태가 원통형과 다각형 중의 어느 하나의 튜브형태임을 특징으로 하는 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전압배열형 전극의 고전압전극과 접지 전극의 배열 간격이 0.1-10mm 사이인 것을 특징으로 하는 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전압배열형 전극의 고전압전극과 접지 전극의 직경이 0.1-500mm 사이인 것을 특징으로 하는 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 전압배열형 전극의 고전압전극과 접지 전극의 두께가 5mm 이내인 것을 특징으로 하는 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 순차적으로 배열된 고전압전극과 접지 전극의 배열순서는 표면처리할 재료가 진입될 때 이상방전이 억제되도록 처음과 끝에 접지 전극이 배치되도록 설계됨을 특징으로 하는 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 대기압 플라즈마 발생장치에서 피처리물이나 전극 부근에 가스 주입구를 설치하고 가스의 전체 흐름속도를 조절할 수 있는 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
KR10-2002-0058333A 2002-09-26 2002-09-26 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마장치 KR100500433B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0058333A KR100500433B1 (ko) 2002-09-26 2002-09-26 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0058333A KR100500433B1 (ko) 2002-09-26 2002-09-26 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040026773A KR20040026773A (ko) 2004-04-01
KR100500433B1 true KR100500433B1 (ko) 2005-07-12

Family

ID=37329398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0058333A KR100500433B1 (ko) 2002-09-26 2002-09-26 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100500433B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100782876B1 (ko) * 2005-03-24 2007-12-06 한국기계연구원 저온용 플라즈마 발생 튜브 반응기
KR100776616B1 (ko) * 2006-05-04 2007-11-15 한국기계연구원 평판형 저온 플라즈마 반응기
KR100739540B1 (ko) * 2006-07-04 2007-07-19 연세대학교 산학협력단 다중 전극을 이용한 고효율 광원
KR100774980B1 (ko) * 2006-07-24 2007-11-08 세메스 주식회사 기판을 처리하는 장치 및 방법
KR101102716B1 (ko) * 2010-04-27 2012-01-05 임점숙 광고판의 천장체결용 고정구

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001257098A (ja) * 2000-03-13 2001-09-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 放電電極への給電方法、高周波プラズマ生成方法および半導体製造方法
JP2002213228A (ja) * 2001-01-19 2002-07-31 Denso Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2002237487A (ja) * 2001-02-09 2002-08-23 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd プラズマ処理装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001257098A (ja) * 2000-03-13 2001-09-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 放電電極への給電方法、高周波プラズマ生成方法および半導体製造方法
JP2002213228A (ja) * 2001-01-19 2002-07-31 Denso Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2002237487A (ja) * 2001-02-09 2002-08-23 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd プラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040026773A (ko) 2004-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1258805C (zh) 半导体处理室电极及其制作方法
US5998932A (en) Focus ring arrangement for substantially eliminating unconfined plasma in a plasma processing chamber
CN1255851C (zh) 用于等离子体形成内磁桶以控制等离子体体积的设备
US20030092278A1 (en) Plasma baffle assembly
US20110272100A1 (en) Plasma processing apparatus, plasma processing method, focus ring, and focus ring component
EP0747928A1 (en) Electrode designs for controlling uniformity profiles in plasma processing reactors
JP2000216136A (ja) 改良されたガスディストリビュ―タを有する処理チャンバ及び製造方法
JPH065567A (ja) プラズマエッチングによる半導体材料の表面下の損傷の除去方法および装置
KR100749406B1 (ko) 불용방전 방지를 위한 전극 구조를 갖는 대기압 플라즈마발생장치
JP2008544500A (ja) 電極片を独立して移動させることによるエッチ速度の均一性の改善
CN101477944B (zh) 等离子体处理装置及其使用的电极和电极制造方法
KR100500433B1 (ko) 전압배열형 전극을 이용한 표면처리용 대기압 플라즈마장치
KR100481492B1 (ko) 미세아크 방지형 플라즈마 형성장치 및 형성방법
KR100787880B1 (ko) 분사 조절판 및 대기압 플라즈마를 이용한 플라즈마 발생장치
KR20070012933A (ko) 분사식 플라즈마 처리장치
KR20080060763A (ko) 기판 지지 장치 및 기판 식각 장치
KR101138609B1 (ko) 효율적인 라디칼 생성을 위한 플라즈마 발생장치
JP4481921B2 (ja) プラズマプロセス方法およびプラズマプロセス装置
KR100948951B1 (ko) 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치
KR100492068B1 (ko) 넓은 볼륨의 플라즈마 발생을 위한 유도 플라즈마 챔버
KR20020085149A (ko) 상온/상압에서의 플라즈마 건식세정장치
JP3927863B2 (ja) 大気圧プラズマ処理装置
CN114203506B (zh) 一种等离子体处理装置及其方法
CN215008137U (zh) 一种等离子体处理装置
KR20030080741A (ko) 대기압 저온 평판 플라즈마 발생장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120702

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130702

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140729

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee