KR100707730B1

KR100707730B1 - 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기

Info

Publication number: KR100707730B1
Application number: KR1020070008692A
Authority: KR
Inventors: 이희영; 문희중
Original assignee: (주)씨맥스
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2007-04-16

Abstract

본 발명의 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기는, 공정가스를 스프레이화 하여 확산시키는 필터링 부재와; 공정가스를 반응시키는 플라즈마 반응부재와; 상기 필터링 부재와 상기 플라즈마 반응부재를 감싸 외부의 2차 유해 물질로부터의 차단 및 공간이 확보된 보호케이스와, 상기 보호케이스의 상부층에 위치한 배기 원통관과 이음매 없이 연결된 배기 T엘보관으로 구성된 케이스;를 포함하여 구성되어 있으며, 상기 케이스의 내부에 상기 필터링 부재와 상기 플라즈마 반응부재를 삽입하여 유해 물질를 셕션하여 외부로 배기시키는 것을 특징으로 한다.

대기압, 슬롯형, 리모트, 플라즈마, 유전체

Description

슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기{Atmospheric plasma reactor of slot type}

도 1은 종래의 DBD 방전법을 설명하기 위한 개략도이다.

도 2는 글로우 플라즈마의 특성을 설명하기 위한 전류-전압 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.

도 3a는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 분해도.

도 3b는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 조립 측면도.

도 3c는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 조립 정면도.

도 4a는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 배기 원통관의 사시도.

도 4b는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 배기 원통관의 사시도.

도 5a는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 내부에 삽설된 다수개의 플라즈마 반응부재를 나타낸 단면도.

도 5b는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 세라믹부 재 유전체의 이격 사이마다 접지전극을 둔 플라즈마 반응부재를 나타낸 단면도.

도 5c는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 세라믹부재 유전체의 이격 사이에 인젝션 홀이 형성된 플라즈마 반응부재를 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

130 : 플라즈마 반응부재 131 : 세라믹부재 유전체

150 : 필터링 부재 151 : 메인 접지전극

152: 접지전극 세라믹 가이드 154 : 실리콘패트

155 : 무정전 PVC 카바 156 : 무정전 PVC 바디

157 : 보호케이스 158 : 배기 T엘보관

159 : 배기 원통관 161 : 대원통관

162 : 소원통관 163 : 컨센트릭 레듀사사

171 : 격자배기 S엘보관 172 : 90°엘보관

173 : 터널

본 발명은 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대기압하에서 공정가스와 반응으로 플라즈마를 발생시켜 가스를 이원화시키는 것을 특징으로 하는 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기에 관한 것이다.

플라즈마(Plasma)는 이온화된 기체로서, 플라즈마를 구성하는 입자들은 기체, 액체, 고체 등의 에너지 장벽을 쉽게 뛰어넘어 원자 및 분자 사슬을 끊고, 새로운 분자 및 원자를 재결합할 수 있다. 따라서, 플라즈마는 다른 방법으로는 도달하기 어려운 화학반응성과 물리반응성을 쉽게 제공한다는 이점이 있으며, 이러한 이점으로 인해 여러 산업 분야에서 널리 사용되고 있다.

실제로 현대 산업에서 플라즈마의 응용기술은 고기능, 고강도, 고가공성을 요구하는 물질에서부터, 각종 소재의 표면처리, 이온주입, 유기-무기막 증착 및 제거, 세정작업, 독성물질의 제거, 살균 등 첨단재료나 전자, 환경산업에 이르기까지 많은 분야에서 시도되고 있다. 또한, 플라즈마 공정기술은 기존의 기계가공기술의 한계를 쉽게 뛰어 넘을 수 있기 때문에 미세 패턴이 필요한 반도체, LCD, MEMS 등에서는 제품 및 부품을 제조하는 핵심기술로서 현대 산업공정에서 사용되고 있다.

하지만, 종래의 플라즈마는 고온 및 진공의 분위기 하에서 생성되어야 하기 때문에 플라즈마 공정기술을 실제로 응용하는 데에는 많은 어려움이 있었다. 일단, 플라즈마를 생성하기 위해 주변 온도를 고온으로 조절하면, 낮은 온도 하에서 처리 되어야 하는 폴리머 등의 물질에 악영향을 미칠 수가 있으며, 순간적으로 처리되어야 하는 물질 등에서는 처리 조건을 제어하기가 어렵다는 단점이 있다. 또한, 플라즈마를 진공에서 생성하기 위해서는 닫힌 챔버시스템을 형성해야 하는데, 닫힌 시스템으로는 물질이 이동하면서 수행되어야 하는 연속공정이나 자동화 공정에서 구현화하기가 어렵다는 단점이 있다. 또한, 진공 챔버를 형성하기 위한 고가의 진공장비 구입 및 유지해야 하는 부담도 있다.

따라서, 저온 플라즈마를 진공이 아닌 대기압 조건에서 연속 공정으로 사용할 수 있다면, 기존의 진공 저온 플라즈마의 닫힌 시스템에서 구현하기 어려웠던 연속공정 및 자동화 공정을 실현할 수 있을 것이며, 플라즈마 가공을 구현하는 시스템 자체가 단순하게 되어 산업적으로 무한하게 응용될 수 있을 것이다. 또한, 대기압 저온 플라즈마 공정기술이 산업 라인에 포함됨으로써 실시간으로 플라즈마 공정을 수행함으로써 생산성을 현저하게 높일 수 있을 것으로 기대된다.

일예로, 정보기술, MEMS, 반도체, TFT-LCD, 유기EL, 나노, 바이오 기술 등을 구현하는데 있어서 더욱더 고기능성, 고강도, 고메모리, 고집적도를 가진 부품들이 요구되고 있다. 또한, PDP나 LCD 디스플레이는 미세 오염에도 제품 품질의 저하 및 수명을 단축시키는 요인이 된다.

이러한 부품을 제조하는 데에 있어서 기초 공정으로서의 세정은 더 이상 주변기술이 아닌 핵심기술로서 대두하게 되었다. 그러나 세정을 위해 화학약품, 초음파, 물 분사(water jet) 등을 이용하는 기존의 습식제정방법은 환경오염을 야기할수 있으며, 소중한 물을 상당량 소비할 수 밖에 없는 커다란 문제점을 갖고 있다.

이러한 습식세정의 문제점을 해결하기 위해서 여러 가지 UV, 오존, 이산화탄소, 대기압 저온 플라즈마 등의 건식 처리방안들이 최근에 제시되고 있다. UV나 오존 플라즈마 처리의 경우, 오존과 같은 환경오염물질의 과다배출, 처리속도의 한계, 처리기능의 제한, 유지보수의 어려움 등과 같은 문제점이 있다. 또한, 극저온 이산화탄소 처리의 경우, 고가의 장비, 처리속도의 한계, 처리기능의 한계라는 어려움이 있다. 이에 대기압 저온 플라즈마는 이러한 습식처리의 문제점을 해결하고,기존의 건식처리의 어려움까지 해결할 수 있는 강력한 공정방법으로 대두되고 있다.

대기압 저온 플라즈마의 대기압 방전에서 시스템의 기압 증가는 전자 자유운동 거리(mean free path)의 현저한 감소를 수반하며, 이에 따라 전기방전 조건의 극단화를 요구한다. 따라서 기존 기술에 의한 대기압 전기방전은 아주 강한 전장을 요구하기 때문에 진공 방전에 비해 엄청나게 큰 전압을 필요로 하는 문제를 야기하게 된다. 따라서 대기압에서 쉽고 저렴하게 그리고 대량으로 플라즈마를 발생하기 위한 기술이 필요시 되고 있다.

이러한 요구에 대응하여, 현재 개발 중인 대기압 저온 플라즈마 발생장치 중 대부분이 DBD(Dielectric Barrier Discharge) 방전법을 사용하고 있다. DBD 방전법은 하나 이상의 유전체(Dielectric Barrier)를 전극에 밀착시켜 플라즈마를 방전시키는 방법으로서, 진공상태에서나 가능한 글로우(glow) 방전을 생성할 수 있다는 장점이 있다. 참고로, 본 명세서에서 대기압이라 함은 과학 정의에 따른 대기압 외에도 그와 유사한 대기압 부근의 압력도 포함한다고 할 것이다.

도 1은 종래의 DBD 방전법을 설명하기 위한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 플라즈마 발생장치(10)는 전원극(20) 및 접지극(30)를 포함하며, 접지극(30)을 바라보는 전원극(20)의 표면에는 유전체막(40)이 형성되어 있다. 전원극(20)에 소정의 주파수를 갖는 RF 전원을 인가함으로써 대기압 하에서도 전원극(20) 및 접지극(30) 사이에 저온 플라즈마가 생성될 수 있으며, 전원극(20) 및 접지극(30) 사이에 비활성가스를 포함하는 반응가스가 제공함으로써 오존 및 라디칼 등과 같이 활성이 높은 입자를 쉽게 대량으로 생성할 수가 있다. 이때 생성되는 플라즈마는 피처리물의 열 변형을 일으키지 아니할 정도로 온도가 낮기 때문에, 금속뿐만 아니라 플라스틱 및 유리, 폴리머 등의 재질 등도 처리할 수 있으며, 전원극(20) 및 접지극(30) 사이를 통과하는 피처리물의 표면 상에 세정이나 산화막 형성 등을 수행할 수 있다.

또한, DBD 방전법에 의한 플라즈마 발생장치(10)는 대기압에서 방전할 수 있기 때문에 진공 방전에 의한 플라즈마 발생장치에 비해서 훨씬 저렴하고, 공간에 대한 제약을 거의 받지 아니하며, 실시간(in-line) 연속공정 또는 자동화 공정에도 적용할 수 있는 등 그 적용가능분야가 훨씬 넓어진다.

DBD 방전법에 의한 플라즈마를 생성하기 위해서, 일반적으로 전원극(20)에는 약 400KHz 이하의 저주파 전원인 인가된다. 저주파 전원을 이용하게 되면, 동일한 파워 조건에서 저주파 전원의 전압이 고주파 전원의 전압보다 높기 때문에, 저주파 전원에서 플라즈마가 더 용이하게 발생된다. 하지만, 저주파 전원을 사용하는 경우에는 전류가 작고 생성되는 플라즈마의 밀도도 낮기 때문에 처리 속도가 낮다는 문 제점이 있다. 또한, 피처리물이 금속인 경우에는 아크(Arc) 및 시료의 전하축적으로 인한 시료손상(charge damage)이 발생하는 문제점이 있고, 대기압에서라도 열린 공간에서는 글로우 플라즈마를 구현하기 어렵다는 단점이 있다.

저주파 전원에 비해서 약 13.56MHz 이상의 고주파 전원에서는 동일 파워 조건에서 상대적으로 낮은 전압을 유지하게 되며, 전류가 저주파 전원에 비해 10~100배 이상 흐르게 된다. 따라서 고주파 전원을 사용하는 경우에는 저주파 전원을 사용하는 경우보다 상대적으로 높은 밀도의 플라즈마를 생성할 수가 있으며, 플라즈마를 이용한 공정기술의 처리 속도도 현저하게 증가시킬 수 있다.

하지만, 고주파 전원을 사용하면 작은 면적이라도 플라즈마 발생에 필요한 전력소모가 크고, 플라즈마가 발생하더라도 발생한 플라즈마가 불안정하여 피처리물이 이송되는 도중에도 플라즈마가 꺼져 버리는 문제가 발생하고 있다. 또한, 금속 재질의 피처리물을 가공하는 경우에는 높은 파워 때문에 아크가 발생하는 위험이 상당이 높다는 문제도 있다.

도 2를 참조하면, 정상적인 글로우 플라즈마를 생성하는 경우의 전류-전압 특성 곡선은 두 지점(B, E)에서 피크(peak)를 가지며, 양 피크 간의 전류 차가 클수록 안정된 글로우 플라즈마를 생성한다고 할 수 있다. 초기 상태(A)부터 파워를 서서히 증가시키면 전압 및 전류가 증가하게 되고, 첫 번째 피크(B)를 통과하면서 글로우 플라즈마가 발생하기 시작한다. 그로 인해 전극간의 전압은 급격히 떨어지 게 되고, 일정 구간 동안은 파워를 증가시켜도 전류(C-D)만 증가하고 전압을 일정하게 유지된다. 이와 같이 전압이 일정한 구간에서 정상적인 글로우 플라즈마가 생성되며, 이 구간이 넓을수록 도체 물질이 전극 간을 통과하는 등의 환경 변화가 있어도, 아크 발생 없이 안정된 플라즈마를 생성할 수가 있다. 그러다 일정 파워 이상이 공급되면 비정상 글로우 플라즈마가 생성되며(D-E), 두 번째 피크(E)를 통과하면서 전압이 감소하게 되고, 아크가 발생하게 된다.

도 2에 도시된 전류-전압 특성 곡선은 이상적인 곡선으로서 진공 상태에서 글로우 플라즈마를 생성하는 경우에 해당하며, 주변의 변화 요인이 많은 대기압 하에서는 글로우 플라즈마를 생성하는 것이 어렵다.

표 1은 진공에서의 글로우 플라즈마를 형성할 때와 대기압하에서 글로우 플라즈마를 형성할 때를 비교할 수 있도록, 각각의 전류-전압 특성 곡선을 정리한 것이다.

표 1에 정리한 바와 같이, 종래의 대기압 플라즈마를 형성하는 전류-전압의 특성 곡선은 진공에서의 조건과는 달리, 대부분 한 개의 피크를 가지며 정상적인 글로우 플라즈마를 형성하는 구간을 찾기가 어렵다. 설령 정상적인 글로우 플라즈마를 형성하는 구간이 있다고 하여도 그 영역이 아주 좁기 때문에 안정적인 글로우 플라즈마를 생성하기가 어렵고, 금속재의 피처리물이 통과하면 바로 아크가 발생하여 플라즈마 공정처리가 어려워진다.

상술한 바와 같이, 종래의 대기압 플라즈마 공정기술은 글로우 플라즈마의 구현, 플라즈마의 불안정성, 금속 피처리물에 대한 아크 발생, 대면적 플라즈마 구현의 어려움, 처리속도의 제한, 고밀도 플라즈마의 생성 등의 문제점을 갖고 있다.

특히, 피처리물이 금속인 경우에 플라즈마의 안정성은 금속 재료의 표면 거칠기, 형상, 패턴의 크기 등에 의해서 크게 좌우되고 있다

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 대기압 저온 플라즈마 발생장치의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 일목적은 대기압 하에서 공정가스와의 반응으로 플라즈마를 발생시켜 가스를 이원화시키는 것을 특징으로 하는 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 플라즈마의 생성 및 소멸을 자유롭게 제어할 수 있는 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 대면적의 플라즈마 생성이 용이한 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 대기압의 열린 공간에서 설치 조건의 제약을 적게 받는 플라즈마 반응기를 제공하는 것이며, 본 발명을 통해서 실시간의 연속공정을 통해서 플라즈마 세정, 애싱, 에칭, 증착, 권취 및 기타 공정처리를 신속하게 수행할 수 있게 하는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기는,

내부에 무정전 PVC 바디, 무정전 PVC 카바, 실리콘패트, 접지전극 세라믹 가이드와, 메인 접지전극을 순서대로 삽설시켜 공정가스를 스프레이화 하여 확산시키는 필터링 부재와;

상기 실리콘패드와 접지전극 세라믹 가이드의 사이에 부착되어 대면적에 플라즈마를 발생하기 위해‘U’자형 또는‘H’자형 형상으로 된 세라믹부재 유전체를 이격 배치하여 공정가스를 반응시키는 플라즈마 반응부재; 및

상기 필터링 부재와 상기 플라즈마 반응부재를 감싸 외부의 2차 유해 물질로부터의 차단 및 공간이 확보된 보호케이스와, 상기 보호케이스의 상부층에 위치한 배기 원통관과 이음매 없이 연결된 배기 T엘보관으로 구성된 케이스;를 포함하여 구성되되,

상기 케이스의 내부에 상기 필터링 부재와 상기 플라즈마 반응부재를 삽입하여 유해 물질를 셕션하여 외부로 배기시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배기 원통관은 이음매 없이 2~3개의 배기 T엘보관에 연결된 고정 대원통관을 고정하고, 상기 대원통관에 이원화된 소원통관을 피스톤 삽설하여 배기관 길이의 축소 및 확장이 가능한 것이 바람직하다.

또한, 상기 배기 원통관은 이음매 없이 2~3개의 배기 T엘보관에 연결된 고정 대원통관을 고정하고, 상기 대원통관에 이음매 없이 중심이 같은 컨센트릭 레듀사나 중심이 다른 편심의 익센트릭 레듀사를 연결한 것이 바람직하다.

또한, 상기 보호케이스는 일측과 타측에 대응되게 격자배기 S엘보관을 고정 삽설하고, 상기 일측과 타측 사이에 90°엘보관을 1개 두어 케이스 내부에 유입된 가스 흐름을 원활하게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보호케이스는 상기 격자배기 S엘보관 2개와 상기 90°엘보관 1개와 필터링 부재와 플라즈마 반응부재를 내부에 감싼 것이 바람직하다.

또한, 상기 보호케이스는 상기 플라즈마 반응부재와의 사이에 가스 유입을 할 수 있는 터널을 형성하기 때문에 주변 챔버를 별도로 이설하지 않고 배기 원통관을 통해 외부로 공정중에 발생할 수 있는 유해 가스를 배기하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 격자배기 S엘보관과 상기 90°엘보관의 일측을 케이스 내부에 이물질이 잔존하지 않도록 탈착 밸브를 외부 노출시킨 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명한다.

도 3a는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 분해도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 조립 측면도이고, 도 3c는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 조립 정면도이고, 도 4a는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 배기 원통관의 사시도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응 기의 배기 원통관의 사시도이고, 도 5a는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 내부에 삽설된 다수개의 플라즈마 반응부재를 나타낸 단면도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 세라믹부재 유전체의 이격 사이마다 접지전극을 둔 플라즈마 반응부재를 나타낸 단면도이고, 도 5c는 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기의 세라믹부재 유전체의 이격 사이에 인젝션 홀이 형성된 플라즈마 반응부재를 나타낸 단면도이다.

도 3a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기는 크게 필터링 부재(151~156)와 플라즈마 반응부재(130)와 케이스로 구성된다.

여기서, 상기 필터링 부재(151~156)는 내부에 무정전 PVC 바디(156)와, 무정전 PVC 카바(155)와, 실리콘패트(154)와, 접지전극 세라믹 가이드(152)와, 메인 접지전극(151)을 순서대로 삽설하여 유입된 공정가스를 확산시킨다.

여기서, 상기 플라즈마 반응부재(130)는 상기 실리콘패드(154)와 접지전극 세라믹 가이드(152)의 사이에 부착되어 대면적에 플라즈마를 발생시킨다.

여기서, 상기 케이스는 상기 필터링 부재(151~156)와 세라믹부재 유전체(131)에 접지전극을 접지한 상기 플라즈마 반응부재(130)를 감싼 아노다이징 및 세라믹 용사된 알미늄재질의 보호케이스(157)와, 상기 보호케이스(157)의 상부층에 위치한 배기 원통관(159)과 이음매 없이 연결하는 배기 T엘보관(158)로 구성한다. 이때, 상기 보호케이스(157)는 내부로 유해 공정가스를 유입하여 확산을 거쳐 플라즈마를 발생시켜 공정 후 발생되는 유해물질을 외부로 배출하는 챔버 역할을 한다.

여기서, 상기 보호케이스(157)는 일측과 타측에 대응되게 격자배기 S엘보관(171)을 고정 삽설하고, 상기 일측과 타측 사이에 90°엘보관(172)을 1개 두어 케이스 내부에 유입된 가스 흐름을 원활히 하며, 상기 격자배기 S엘보관(171) 2개와 상기 90°엘보관(172) 1개와 필터링 부재(150)와 플라즈마 반응부재(130)를 내부에 감싼다. 또한, 화살표는 화살표방향으로 공정 중 발생하는 유해 물질을 셕션하여 배기되는 것을 표기한 것으로 공정가스의 흐름을 나타낸다.

여기서, 상기 보호케이스(157)는 상기 플라즈마 반응부재(130)와의 사이에 가스 유입을 할 수 있는 터널을 형성하기 때문에 주변 챔버를 별도로 이설하지 않고 배기 원통관(159)을 통해 외부로 유해 물질을 배기한다.

여기서, 상기 격자배기 S엘보관(171)과 상기 90°엘보관(172)의 일측을 케이스 내부에 이물질이 잔존하지 않도록 탈부착 냉각 밸브를 외부 노출시킨 것이다.

도 4a 내지 4b에 도시된 바와 같이, 배기 원통관(159)은 2가지 타입으로 구성을 할 수 있다.

도 4a를 참조하면, 상기 배기 원통관(159)은 고정된 대원통관(161)과 길이 가변이 되는 소원통관(162)으로 구성한다. 이때, 이음매 없이 2~3개의 배기 T엘보관에 연결된 고정 대원통관(161)을 고정한다. 또한, 상기 대원통관(161)에 이원화된 소원통관(162)을 피스톤 삽설하여 배기관 길이의 축소 및 확장한다.

도 4b를 참조하면, 상기 배기 원통관(159)은 고정된 대원통관(161)과 길이 가 변화 되는 소원통관(162)으로 구성한다. 이때, 이음매 없이 2~3개의 배기 T엘보관에 연결된 고정 대원통관(161)을 고정한다. 또한, 상기 대원통관(162)에 이음매 없이 중심이 같은 컨센트릭 레듀사(163)나 중심이 다른 편심의 익센트릭 레듀사(163)를 연결한다.

도 5a 내지 5c에 도시된 바와 같이, 플라즈마 반응부재(130)는 대면적에 플라즈마를 발생시키도록 세라믹종류의 유전체(10) 상측에 1mm 이하의 소정폭과 소정 깊이를 가지며, 길이방향으로 형성되고, 상측으로 향하며, 그 외측에 단면상 'U'자 또는‘H'자 형태의 홈을 가공하여 내측면의 표면 전체에 'U'자 또는 ‘H'자 형태로 금속전극(20)을 코팅하고, 상기 금속전극(20)의 표면을 보호 및 절연을 위한 보호절연코팅재(30)를 상기 금속전극(20) 표면에 코팅하며, 상기 유전체(10)의 하단측에 접지전극 홈이 형성되어지고, 상기 접지전극 홈에 접지전극(50)을 코팅하며, 상기 접지전극(50)의 표면에 절연코팅재(40)를 코팅하고, 플라즈마의 발생을 위하여 다수개의 유전체를 일정간격 이격 배치시켜 구성하여 상기 이격되어진 공간을 통하여 플라즈마가 발생되어진다.

여기서, 대면적에 플라즈마를 발생시키도록 세라믹종류의 유전체(10) 상측에 길이방향으로 형성되고, 1mm 이하의 소정폭과 소정 깊이를 가지며, 상측으로 향하는 'ㄷ'자 형태의 홈을 가공하여 내측면의 표면 전체에 'U'자 또는 ‘H'자 형태로 금속전극(20)을 코팅하고, 상기 금속전극(20)의 표면을 보호 및 절연을 위한 보호절연코팅재(30)를 상기 금속전극(20) 표면에 코팅하며, 상기 유전체(10)의 하단측에 접지전극 홈이 형성되어지고, 상기 접지전극 홈에 접지전극(50)을 코팅하며, 상기 접지전극(50)의 표면에 절연코팅재(40)를 코팅한 것을 포함하여 구성된 유전체(10)의 양측에 소정 두께를 가지고 형성된 판형태의 측면접지전극(60)을 소정간 격 이격시켜 배치하여 상기의 이격된 공간에서 플라즈마가 발생될 수 있도록 한다.

또한, 대면적에 플라즈마를 발생시키도록 세라믹종류의 유전체(10) 상측에 길이방향으로 형성되고, 1mm 이하의 소정폭과 소정 깊이를 가지며, 상측으로 향하는 'U'자 또는‘H'자 형태의 홈을 가공하여 내측면의 표면 전체에 'U'자 또는 ‘H'자 형태로 금속전극(20)을 코팅하고, 상기 금속전극(20)의 표면을 보호 및 절연을 위한 보호절연코팅재(30)를 상기 금속전극(20) 표면에 코팅하며, 상기 유전체(10)의 하단측에 접지전극홈이 형성되어지고, 상기 접지전극홈에 접지전극(50)을 코팅하며, 상기 접지전극(50)의 표면에 절연코팅재(40)를 코팅한 것을 포함하여 구성된 유전체(10)의 양측에 'H'자 형상으로 형성된 측면접지전극(70)을 소정간격을 이격시켜 배치하되, 상기 측면접지전극(70)의 중앙에 'H'형태의 인젝션홀이 형성되어 진다.

또한, 상기 측면접지전극(70)을 'H'자 형태로 형성하고, 중심부에 인젝션홀(71)을 형성하여 순수 또는 화학약품 등이 공급되는 분사노즐을 연결하여 플라즈마의 발생과 동시에 분사하여 대상물에 분사하여 대상물의 반응시간을 단축시키거나 두 가지 이상의 서로 다른 표면 처리 공정을 동시에 수행할 수 있게 된다.

이때, 상기 측면접지전극(60)은 아노다이징 처리 및 세라믹 용사처리된 알루미늄을 사용하여 구성한다.

여기서, 상기 측면접지전극(60)은 상측을 향하는 'U'자 또는 ‘H'자 형태로 형성되어 상측의 홈으로 냉각수가 흘러 측면접지전극의 온도와 플라즈마의 온도를 낮춘다.

또한, 상기 유전체(10)의 강제 냉각을 수행하여 플라즈마의 온도조절 및 반응기의 내구성 향상을 위하여 상기 유전체(10)의 보호절연코팅재(30) 상측으로 냉각수가 흘러 유전체(10)와 플라즈마의 온도를 저하 시킨다.

여기서, 상기 플라즈마 온도를 더욱 낮출 필요가 있을 경우에, 투입되는 공정가스를 외부에 설치된 냉동기를 통한 강제 냉각을 수행하여 리모트 플라즈마의 온도를 감소시킨다.

또한, 고전압발생을 의한 전원장치는 10 kHz 이상 교류전원을 사용한다.

여기서, 유전체판의 간극은 1mm이내로 설비한다.

또한, 상기 보호절연코팅재(30)는 테프론 코팅 또는 세라믹용사코팅 중 어느 한 가지 또는 두 가지를 동시에 사용하며, 상기 유전체(10)의 하단에 코팅되는 절연코팅재(40)는 세라믹용사 코팅재을 사용하여 코팅한다.

즉, 본 발명을 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

길이방향으로 형성되고, 상측으로 향하는 'U'자 또는‘H'자 형태로 유전체(10)를 형성하여 내측벽면에 금속재질의 금속전극(20)을 코팅하여 고전압전류원과 연결하고, 상기 금속전극(20)의 상측표면에 보호절연코팅재(30)를 코팅하여 금속전극(20)을 보호하며, 상기 유전체(10)의 하측에 접지전극(50)이 내재되는 접지전극홈이 형성되어 접지전극(50)이 내재되고, 상기 접지전극(50)의 표면을 절연코팅재(40)로 코팅한다.

이러한 형상의 유전체(10)를 소정의 간격을 이격시켜 다수 개 배열하여 유전체들이 이격되어진 공간에서 플라즈마를 발생시키며, 상기 유전체(10)의 상측에 형 성된 홈에 냉각수를 흐르게 하여 플라즈마와 플라즈마 반응기의 온도를 낮춰 내구도와 반응 효율 등을 향상시키게 된다.

이때, 상기 보호절연 코팅재(30)는 테프론 코팅 또는 세라믹 용사코팅중 어느 한 가지를 선택하여 사용하거나 두 가지를 같이 사용하기도 하며, 상기 절연코팅재(40)는 세라믹용사 코팅재를 사용하여 코팅하게 된다.

그리고, 상기 유전체판(10)의 양측에 아노다이징 처리 및 세라믹 용사된 알루미늄 등의 금속으로 이루어진 측면접지전극(60)을 평판형으로 형성하여 구성의 용이성, 장치의 경량화, 가격경쟁력 등을 높이게 되며, 상기 측면접지전극(60)을 상측으로 향하는 'U'자 또는 ‘H'자 형태로 홈을 형성하여 냉각수를 흐르게 하여 플라즈마의 온도를 저하시킨다. 이때 'U'자 또는‘H'자 형태의 유전체(10)과 금속전극(20)은 높은 플라즈마 발생 및 반응 에너지를 얻기 위한 것이며, 보호케이스(157) 내에 내재화시켜 큰 운동에너지를 얻기 위함이다.

또한, 상기 측면접지전극(70)을 'H'자 형태로 형성하고, 중심부에 인젝션홀(71)을 형성하여 순수 또는 화학약품등이 공급되는 분사노즐을 연결하여 플라즈마의 발생과 동시에 분사하여 대상물에 분사하여 대상물의 반응시간을 단축시키거나 두 가지 이상의 서로 다른 표면 처리 공정을 동시에 수행할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 유전체판(10)으로 된 플라즈마 반응부재(130)를 삽입하여 알루미늄 아노다이징 및 세라믹 용사 처리된 외장용 케이스로 인하여 반도체, 디스플레이, IT 산업 및 폴리머 필름을 포함한 세정, 표면개질, 식각 공정시 발생될 수 있는 유해 물질을 셕션역할을 수행함에 따라 환경오염을 제거하여 제 품의 부품 사용수명을 연장하게 된다. 또한, 보호케이스는 상기 플라즈마 반응부재(130)와의 사이에 가스 유입을 할 수 있는 터널을 형성하기 때문에 주변 챔버를 별도로 이설하지 않고 배기 원통관을 통해 외부로 유해 물질을 배기한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라, 이 특허와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기는 PDP나 LCD, 반도체 공정 중에 발생하는 미세오염을 플라즈마 반응으로 제거하여 상기 PDP나 LCD, 반도체칩의 생산수율을 향상시키는 이점이 있다. 또한, 상기 PDP나 LCD, 반도체칩 생산 공정에 본 기기를 적용시 환경오염을 제거하여 PDP나 LCD, 반도체칩의 부품 사용수명을 연장할 수 있다.

또한, 저온의 플라즈마를 형성하여 저온으로 공정을 진행해야 하는 폴리머 필름등의 재질을 가공 할 수 있으며, 하측의 접지전극으로 인하여 고전압 전극부에서 발생되는 고전압 전기장을 효과적으로 흡수할 수 있기 때문에 처리하고자 하는 표면에 전기적인 충격을 최소화 할 수 있다.

또한, 플라즈마 발생 공간 및 리모트 플라즈마 토출부, 처리 표면 근접부 등 에 기계적 혹은 접합물질 등을 이용한 접합 부위가 존재하지 않기 때문에 이들 결합 부위로 발생될 수 있는 2차 아크나 이들 결합 부위로부터 발생될 수 있는 2차 오염물질의 발생을 원천적으로 차단할 수 있어, 처리 대상물의 불량률 감소 및 수율향상에 도움이 된다.

또한, 본 발명은 높은 플라즈마 발생 및 반응 에너지를 얻기 위해 플라즈마 반응부재와 필터링 부재를 보호케이스 내에 내재화시켜 큰 운동에너지를 얻을 수 있는 이점이 있다.

Claims

슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기에 있어서,

내부에 무정전 PVC 바디, 무정전 PVC 카바, 실리콘패트, 접지전극 세라믹 가이드와, 메인 접지전극을 순서대로 삽설시켜 공정가스를 스프레이화 하여 확산시키는 필터링 부재와;

상기 실리콘패드와 접지전극 세라믹 가이드의 사이에 부착되어 대면적에 플라즈마를 발생하기 위해‘U’자형 또는‘H’자형 형상으로 된 세라믹부재 유전체를 이격 배치하여 공정가스를 반응시키는 플라즈마 반응부재; 및

상기 필터링 부재와 상기 플라즈마 반응부재를 감싸 외부의 2차 유해 물질로부터의 차단 및 공간이 확보된 보호케이스와, 상기 보호케이스의 상부층에 위치한 배기 원통관과 이음매 없이 연결된 배기 T엘보관으로 구성된 케이스;를 포함하여 구성되되,

상기 케이스의 내부에 상기 필터링 부재와 상기 플라즈마 반응부재를 삽입하여 유해 물질를 셕션하여 외부로 배기시키는 것을 특징으로 하는 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기.
제 1항에 있어서,

상기 배기 원통관은 이음매 없이 2~3개의 배기 T엘보관에 연결된 고정 대원통관을 고정하고, 상기 대원통관에 이원화된 소원통관을 피스톤 삽설하여 배기관 길이의 축소 및 확장이 가능한 것을 특징으로 하는 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기.
제 1항에 있어서,

상기 배기 원통관은 이음매 없이 2~3개의 배기 T엘보관에 연결된 고정 대원통관을 고정하고, 상기 대원통관에 이음매 없이 중심이 같은 컨센트릭 레듀사나 중심이 다른 편심의 익센트릭 레듀사를 연결한 것을 특징으로 하는 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기.
제 1항에 있어서,

상기 보호케이스는 일측과 타측에 대응되게 격자배기 S엘보관을 고정 삽설하고, 상기 일측과 타측 사이에 90°엘보관을 1개 두어 케이스 내부에 유입된 가스 흐름을 원활하게 하는 것을 특징으로 하는 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기.
제 1항에 있어서,

상기 보호케이스는 상기 격자배기 S엘보관 2개와 상기 90°엘보관 1개와 필터링 부재와 플라즈마 반응부재를 내부에 감싼 것을 특징으로 하는 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기.
제 1항에 있어서,

상기 보호케이스는 상기 플라즈마 반응부재와의 사이에 가스 유입을 할 수 있는 터널을 형성하기 때문에 주변 챔버를 별도로 이설하지 않고 배기 원통관을 통해 외부로 공정중에 발생되는 유해 물질을 배기하는 것을 특징으로 하는 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기.
제 5항에 있어서,

상기 격자배기 S엘보관과 상기 90°엘보관의 일측을 케이스 내부에 이물질이 잔존하지 않도록 탈착 밸브를 외부 노출시킨 것을 특징으로 하는 슬롯형 리모트 대기압 플라즈마 반응기.