KR100761962B1 - 상압 플라즈마 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 특히 안테나 및 안테나 전극을 사용함으로서 금속 전극 간에서 아크 발생이 일어나지 않으면서, 하나의 전원 장치로 여러 개의 금속 전극을 사용하는 플라즈마 Cell에서 동시에 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 발생되는 플라즈마는 비열의 코로나 또는 글로우 방전 플라즈마를 안테나 크기를 조절함으로서 쉽게 조절이 가능할 수 있도록 구성되는 상압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서,
본 발명을 적용하면, 대면적 시편을 효율적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라 3 차원 구조의 시편도 처리할 수 있으며, 시편 종류에 상관없이 절연체, 전도체, 반도체 등 어떠한 재료도 손쉽고 안정적으로 세정 및 표면개질이 가능하게 할 수 있는 효과가 있다.

Description

상압 플라즈마 발생장치{ATMOSPHERIC PRESSURE PLASMA GENERATING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 단면도
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 입체도
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 또 다른 적용 상압 플라즈마 발생장치의 입체도
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 전기 배선도
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 또 다른 적용 전기 배선도
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 또 다른 적용 상압 플라즈마 발생장치의 단면도
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 또 다른 적용 리모트 상압 플라즈마 발생장치의 단면도
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 전도성 시편 처리 상압 플라즈마 발생장치의 단면도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호에 대한 설명 >
1 : 상부 전극 2 : 안테나 전극
3 : 안테나 4 : 하부 전극
5 : 유전체 6 : 프로펠러
7 : 챔버 8 : 플라즈마 발생부
9 : 플라즈마 10 : 시편
11 : 시편 이동 벨트 41, 42, 51, 52 : 고압 전원 장치
61 : 절연체 62 : 작업가스 분배기
71 : 절연체 72 : 유전체
81 : 절연튜브
본 발명은 상압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 상부 전극에 고 전압을 인가하고 특히 안테나 및 안테나 전극을 사용함으로서 금속 전극 간에서 아크 발생이 일어나지 않으면서, 하나의 전원 장치로 여러 개의 금속 전극으로 구성된 플라즈마 Cell에서 동시에 플라즈마를 발생시킬 수 있는 코로나 또는 글로우 방전 플라즈마의 상압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 하부 전극을 적용함으로 플라즈마 발생 길이를 증가시켜 대면적 시편을 효율적으로 처리함을 목적으로 하는 상압 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마란 제4의 물질상태로 외부에서 가해진 전기장 등에 의해 생성된 이온, 전자, 라디칼 등과 중성입자로 구성되어 거시적으로 전기적 중성을 이루고 있는 물질상태이며, 이러한 플라즈마 내의 이온, 전자, 라디칼 등을 이용하여 재료의 표면 개질, 에칭, 코팅 또는 살균, 소독, 오존 생성, 염색, 폐수 및 수돗물 정화, 공기 정화, 고 휘도 램프 등의 분야에 널리 쓰이고 있다.
이러한 플라즈마는 발생 압력에 따라 저압(수 mmTorr ∼ 수 Torr) 플라즈마와 상압(수 Torr ∼ 760 Torr) 플라즈마로 구분할 수 있다.
이중 저압 플라즈마는 플라즈마의 생성이 용이하나 저압의 상태를 유지하기 위한 진공 챔버, 배기 장치 등의 비용이 고가이며, 배치 타입(batch type)의 제품 투입 방식으로 인해 대량 처리에 한계가 있다. 반면에 대기압 플라즈마는 대기압 (760 Torr) 상태에서 플라즈마를 생성시키므로 고비용의 진공 시스템이 필요하지 않고, 연속 공정이 가능하여 대량 생산에 많은 이점이 있다.
대기압에서 아크 방전을 억제시키면서 플라즈마를 발생시키는 방법으로 유전체 배리어(barrier) 타입 (T, Yokoyama, M. Kogoma, T. Moriwaki, and S. Okazaki, J. Phys. D : Appl. Phys. V23, p1125 (1990)), (John R. Roth, Peter P. Tsai, Chaoyu Lin, Mouuir Laroussi, Paul D. Spence, "Steady-state, Glow discharge plasma", US patent 5,387,842 (Feb. 7, 1995), "One Atmosphere, Uniform Glow discharge plasma", US patent 5,414,324 (May 9, 1995)),이 가장 일반적으로 사용되고 있다.
일반적으로 사용하는 AC 배리어 타입은 적절한 전극 간격을 가지는 상, 하 전극 양면 또는 일면에 아크 방전을 억제하는 알루미나 등의 세라믹 유전체를 삽입하고 고압 AC pulse 전압을 가하여 대기압 플라즈마를 발생시키는 방법이다.
이와 같은 상, 하 전극의 유전체 배리어 타입은 발생되는 플라즈마의 길이가 전극간 내부로 한정되어 그 길이가 크지 않아 3 차원 구조의 시편 등의 처리에는 적합하지 않다. 플라즈마 토치, 플라즈마 샤워 등은 3 차원 구조의 시편 등을 처리하는데 적합하지만 현재까지 개발된 것들이 아크 플라즈마용이 대부분으로 플라즈마 발생 면적이 작아서 대면적 처리가 어려우며 열 플라즈마로 인하여 적용되는 분야가 한정적이다. 유전체 베리어에 의한 플라즈마 샤워 타입 (Y. Sawada, K. Nakamura, H. Kitamura, Y. Inoue, "Plasma treatment apparatus and plasma treatment method performed by use of the same apparatus", US patent 6,424,091 (Jul. 23, 2002))은 아크의 고온 플라즈마가 아닌 코로나 또는 글로우 방전으로 대면적이 가능한 저온 플라즈마 샤워 타입이다. 그러나 플라즈마의 발생 길이가 수 mm로 작아서 3 차원 구조의 시편을 처리하기에는 제한적인 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 대면적 시편 및 3차원 시편처리 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 안테나 및 안테나 전극에 의한 다중 Cell에서 아크 발생이 일어나지 않으면서 동시에 플라즈마를 발생시킬 수 있으며 하부 전극을 적용함으로 플라즈마 발생 길이를 증가시켜 대면적 3차원 시편을 효율적으로 처리 할 수 있도록 하는 상압 플라즈마 발생장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 중요한 영역에 국소적으로 고밀도 플라즈마를 발생시킴으로서 고밀도 플라즈마를 시편에 조사하여 처리 효율을 증가 시킬 수 있을 뿐만 아니라 필요 없는 공간에서 플라즈마 발생을 최소화하여 에너지 효율을 높이고, 열 발생이 적어 기존의 수냉에 의한 냉각의 불편함을 해결할 수 있도록 하는 상압 플라즈마 발생장치를 제공하는데 있다.
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상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따르면, 고전압을 인가할 수 있는 하나 이상의 구멍을 갖는 상부전극과, 상기 상부전극의 구멍에 끼워지는 절연체 튜브와, 상기 상부전극의 맞은편에 위치하고 상기 절연체 튜브 안에 끼워지는 일체형의 안테나 및 안테나 전극과, 상기 안테나 및 안테나 전극의 끝이 상부전극 보다 5 미리미터(mm) 내지 20 미리미터(mm) 돌출되는 구성과, 상기 상부전극 상부에 작업가스 분배기가 위치하고, 상기 상부전극, 절연체 튜브, 안테나 및 안테나 전극을 수용하고 작업가스를 공급하는 작업가스 공급부가 포함된 챔버로 구성된 상압 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 안테나 및 안테나 전극 하부에 시편이 배치되는 상압 플라즈마 발생장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 하부 전극은 상기 시편 하부에 위치하고 유전체에 의해 감싸지도록 구성하는 것이 바람직하다.
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또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 하부 전극에 고압의 AC 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 특징에 따르면, 고전압을 인가할 수 있는 하나 이상의 구멍을 갖는 상부전극과, 상기 상부전극은 유전체에 의해 감싸지고, 상기 상부 전극 구멍 안에 일체형의 안테나 및 안테나 전극이 위치하고, 상기 안테나 및 안테나 전극은 유전체 하부로 돌출되고 상기 유전체에 의해 상기 상부전극과 분리되어 있고, 상기 안테나 및 안테나 전극 하부에 절연체 튜브가 위치하고, 상기 절연체 튜브 아래에 하부 전극이 위치하고, 상기 하부전극은 접지되어 있고, 상기 상부전극, 안테나 및 안테나 전극, 절연체 튜브 및 하부전극의 상부에 작업가스 분배기가 위치하고, 상기 상부전극, 안테나 및 안테나 전극, 절연체 튜브, 하부전극 및 작업가스 분배기를 수용하고 작업가스를 공급하는 작업가스 공급부를 갖는 챔버로 구성된 상압 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 하부전극 하부에 시편이 배치되는 상압 플라즈마 발생장치를 제공한다.
삭제
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 특징에 따르면, 고전압을 인가할 수 있는 하나 이상의 구멍을 갖는 상부전극과, 상기 상부전극은 유전체에 의해 감싸지고, 상기 상부 전극의 구멍 안에 일체형 및 튜브형의 안테나 및 안테나 전극이 위치하고, 상기 안테나 및 안테나 전극은 유전체 하부로 돌출되어 있고 상기 유전체에 의해 상기 상부전극과 분리되어 있고, 상기 튜브형 안테나 및 안테나 전극의 돌출된 부분은 일정 각도로 휘어져 있고, 상기 안테나 및 안테나 전극 배열에서 첫 번째만 절연튜브로 위치하고, 상기 절연 튜브의 돌출된 부분이 일정 각로로 휘어져 있고, 상기 상부전극, 안테나 및 안테나 전극, 절연튜브의 상부에 작업가스 분배기를 위치하고, 상기 상부전극, 안테나 및 안테나 전극, 절연튜브, 작업가스 분배기를 수용하고 작업가스를 공급하는 작업가스 공급부를 갖는 챔버로 구성된 상압 플라즈마 발생장치에 있어서, 시편 겸 하부전극은 상기 안테나 및 안테나 전극 하부에 배치되도록 하고, 접지가 되는 상압 플라즈마 발생장치를 제공한다.
이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 시편 겸 하부전극은 상기 안테나 및 안테나 전극 하부에 배치되도록 하고, 접지가 되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 상부 전극에 고압의 AC 전압 을 인가하여 플라즈마를 발생시키도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
첨부도면 도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 입체도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 또 다른 적용 상압 플라즈마 발생장치의 입체도를 나타낸다. 또한, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 전기 배선도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 또 다른 적용 전기 배선도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 또 다른 적용 상압 플라즈마 발생장치의 단면도를 나타낸다. 또한, 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 또 다른 적용 리모트 상압 플라즈마 발생장치의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 전도성 시편 처리 상압 플라즈마 발생장치의 단면도를 나타낸다.
상기 각 첨부도면을 참조하여 본 발명의 상압 플라즈마 발생장치를 설명하면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상부전극(1)과 안테나 전극(2) 및 안테나 전 극(2)에 연결된 안테나(3)로 구비된다. 상기 상부전극(1)과 안테나 전극(2) 및 안테나(3)는 플라즈마 발생부(8) 안에 포함된다. 상기 플라즈마 발생부(8) 상부에 프로펠라(6)가 위치한다. 상기 플라즈마 발생부(8)와 프로펠라(6)는 챔버(7)에 의해 감싸져 있다. 챔버(7) 상부에 작업 가스가 들어올 수 있게 구멍이 존재한다. 상기 플라즈마 발생부(8)와 프로펠라(6)는 회전하여 하부로 바람이 흐르게 한다. 상기 상부전극(1)과 안테나 전극(2) 하부에 시편(10)을 위치한다. 상기 시편(10)은 시편 이동 벨트(11)에 의해 연속적으로 움직일 수 있다. 상기 시편 이동 벨트(11) 하부에 하부 전극(4)을 위치하며, 하부 전극(4)은 유전체(5)에 의해 감싸져 있다.
상기 도 1 및 도 2 및 도 3 및 도 4를 참조하여 플라즈마가 발생되는 형상을 설명하면, 상부전극(1)에 도 4에서 고압 전원 장치(41)의 AC 고압이 인가되면 상부전극(1)과 안테나 전극(2) 사이에 플라즈마가 발생하는데 발생되는 플라즈마의 세기는 안테나(3)의 크기가 클수록 강해진다. 이와 같이 공중에 떠 있는 안테나 전극(2)과 상부전극(1) 사이에 플라즈마가 발생되는 원리는 처음 이그니션은 AC 고압이 인가되어 높은 포텐샬(Potential)을 갖는 상부전극(1)과 제로 포텐샬의 안테나 전극(2) 사이의 전위차에 의해 플라즈마가 이그니션 되며 발생된 플라즈마에 의해 전기 통로가 형성된 안테나 전극(2)을 통하여 안테나(3)에 높은 포텐샬이 형성된다. 즉, 안테나(3)의 전자들이 주변으로 방출 또는 흡수되면서 안테나(3)는 높은 포텐샬을 갖는다. 세부적으로 설명하면 다음과 같다. 상부전극(1)에 AC 전압에서 높은 플러스(+) 전압이 가해지면 플라즈마가 발생하여 전기 통로가 형성되면 안테나 전극(2) 및 안테나(3)에 있는 전자가 외부로 방출하게 되어 높은 플러스(+) 포 텐샬로 된다. 이후 AC 전압의 극성이 바뀌어 상부전극(1)에 높은 마이너스(-) 전압이 인가되면 앞 사이클에서 형성된 안테나(3) 및 안테나 전극(2)의 높은 플러스(+) 포텐샬과 전위차로 인하여 플라즈마가 형성되고 플라즈마 전기 통로를 통하여 안테나(3) 및 안테나 전극(2)은 높은 마이너스(-) 포텐샬로 바뀌게 되며 이와 같은 과정을 반복하게 된다. 안테나의 크기가 크면 전자의 방출 또는 흡수의 양이 많아지게 되어 발생되는 플라즈마의 밀도도 강해지게 되어 안테나 크기에 따라 코로나 방전, 노말 글로우 방전, 어브노말 글로우 방전의 다양한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 만일 상부전극(1)에 아주 높은 AC 전압을 인가하면 안테나(3)에도 아주 높은 포텐샬이 형성되어 안테나(3) 주변의 가스가 전자 및 이온으로 분해되는 코로나 플라즈마가 형성되며 형성된 전자 및 이온은 안테나(3)에 흡탈착을 하면서 보다 높은 포텐샬 차이로 인하여 강한 플라즈마를 형성한다. 상기와 같은 과정에서 과충전으로 인하여 안테나(3)에 형성되는 포텐샬은 인가한 전압 보다 높게 형성되어 플라즈마 발생에 효과적이다.
상기와 같이 본 발명에서 안테나(3) 및 안테나 전극(2)을 사용함으로서 나타나는 장점은 금속 전극 간에서 아크 발생이 일어나지 않으면서, 하나의 전원 장치로 여러 개의 금속 전극을 사용하는 플라즈마 Cell에서 동시에 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
보통은 일정 거리를 갖는 여러 개의 금속 전극들에 고압을 인가하면 가장 가까운 거리의 전극 간에서 아크가 발생하면서 강한 플라즈마에 의해 강한 전기 통로가 형성됨으로 매우 큰 전류가 흐르고 인가전압이 감쇄하여 여러 개의 금속 전극들 에서 동시에 플라즈마를 발생 시킬 수 없게 된다. 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 발명으로서 여러 개의 금속 전극들 간에 플라즈마를 발생시킬 수 있으며 발생되는 플라즈마는 비열의 코로나 또는 글로우 방전 플라즈마를 안테나 크기를 조절함으로서 쉽게 조절이 가능한 장점을 갖고 있다.
상기 설명에서와 같이 발생된 플라즈마는 프로펠러(6)에서 발생되는 바람 및 하부 전극(4)과의 전위차에 의해 아래로 플라즈마(9)가 발생하게 된다. 참고로 하부 전극(4)이 없을 경우 발생되는 플라즈마 길이는 안테나의 크기에 따라 2 ~ 5 cm 정도이고, 하부 전극(4)에 고전압을 인가하면 발생되는 플라즈마 길이가 전압에 따라 5 ~ 10 cm로 증가하며 시편(10) 표면에서 플라즈마 밀도도 증가한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 또 다른 적용 상압 플라즈마 발생장치의 입체도로, 도 1 및 도 2에서의 회전부가 없는 단순한 구조로, 튜브형태의 상부 전극(1)에서 일정 거리에 하나 이상의 디스크 형태의 안테나 전극(2)이 위치하며 각각의 안테나 전극(2)에 안테나(3)가 연결 되어 있으며, 각 안테나 전극(2)은 엇갈리게 위치하여 플라즈마 발생 균일성을 확보한다. 튜브형태의 상부 전극(1)과 안테나 전극(2) 하부에 시편(10)을 위치하며 시편(10) 하부에 하부 전극(4)을 위치하는 구조로서 그 특징은 회전부가 없으므로 구조가 단순하여 제작이 편리하며 처리 폭을 무한정 넓힐 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 상압 플라즈마 발생장치의 또 다른 적용 전기 배선도로, 상기 도 1 및 도 2 및 도 3 및 도 4에서 안테나(3)를 제거한 구조이며, 각각의 전극 Cell에 고압 전원 장치(51, 52, ㆍㆍㆍ)를 인가한 구조이다. 도 5에서와 같이 본 발명은 각 전극 Cell 마다 독립적인 고압 발생 트랜스를 부착하여 플라즈마 밀도를 높일 수 있고, 플라즈마 발생 길이를 증가 시킬 수 있다. 상기 발명에서는 플라즈마 발생 길이가 15 cm 까지도 가능하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 또 다른 적용 상압 플라즈마 발생장치의 단면도로, 구멍을 갖는 상부전극(1)에 절연체(61) 튜브가 구멍에 끼워지며 절연체(61) 튜브 구멍에 일체형의 안테나 및 안테나 전극(2,3)이 끼워지며 안테나 및 안테나 전극(2,3)의 끝이 상부전극(1) 보다 5 ~ 20 mm 돌출되게 구성되며, 상부전극(1) 상부에 작업가스 분배기(62)가 위치하며, 상기 구성품이 챔버(7)에 의해 감싸져 있다. 챔버(7) 상부에 작업 가스가 들어올 수 있게 구멍이 존재한다. 상기 안테나 및 안테나 전극(2) 하부에 시편(10)을 위치한다. 상기 시편(10) 하부에 하부 전극(4)을 위치하며, 하부 전극(4)은 유전체(5)에 의해 감싸져 있다.
도 6에서 주요 플라즈마 발생 부분은 안테나 및 안테나 전극(2,3) 끝단으로, 앞에서 설명한 바와 같이 안테나 및 안테나 전극(2,3)의 포텐샬이 상부 전극(1)에 인가된 전압 보다 높게 형성되어 플라즈마 발생 밀도를 강하게 형성하며, 절연체(61)와 안테나 및 안테나 전극(2,3) 사이 틈으로 작업가스가 빠른 속도로 유속하여 발생된 플라즈마(9)를 시편(10) 표면에 보다 효과적으로 도달하게 한다.
상기 도 6의 구조에서의 특징은 플라즈마 발생 소스인 안테나 및 안테나 전극(2,3)의 간격을 촘촘히 제작할 수 있어 플라즈마 균일성을 향상시킬 수 있으며, 제작이 편리한 장점을 갖고 있다.
상기 발명으로부터 두꺼운 대면적 3 차원 구조의 시편을 효율적으로 처리할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 또 다른 적용 리모트 상압 플라즈마 발생장치의 단면도로, 구멍을 갖는 상부전극(1)은 유전체(72)에 의해 감싸져 있으며, 상부전극(1)의 구멍 안에 일체형의 안테나 및 안테나 전극(2,3)이 위치하여 상부전극(1) 유전체(72) 안테나 및 안테나 전극(2,3)이 빈 공간 없이 배열되며, 안테나 및 안테나 전극(2,3) 하부에 절연체(71) 튜브가 위치하며, 절연체(72) 튜브 아래에 하부 전극(4)이 위치하며, 하부전극(4)은 접지 된다. 상기 구성품이 챔버(7)에 의해 감싸져 있다. 챔버(7) 상부에 작업 가스가 들어올 수 있게 구멍이 존재한다. 상기 하부전극(4) 하부에 시편(10)을 위치한다.
도 7에서 플라즈마 발생 특징은 안테나 및 안테나 전극(2,3)과 하부전극(4) 사이에 절연체(71) 튜브 안의 좁은 공간에 금속간 방전에 의해 고 밀도 플라즈마를 형성하며, 형성된 플라즈마는 고압의 작업 가스 유속에 의해 하부로 분출하게 된다. 발생된 플라즈마는 리모트 플라즈마 방식으로 전기적으로 취약한 반도체나 디스플레이 페널의 기판을 손상 없이 처리할 수 있다.
상기 도 7에서의 특징은 기존의 DBD 방식의 리모트 플라즈마 발생 장치와 비교하여 중요한 영역에 국소적으로 고밀도 플라즈마를 발생시킴으로서 고밀도 플라즈마를 시편에 조사하여 처리 효율을 증가 시킬 수 있을 뿐만 아니라 필요 없는 공간에서 플라즈마 발생이 없으므로 에너지 효율이 높고, 열 발생이 적어 기존의 수냉에 의한 냉각의 불편함을 해결할 수 있는 장점이 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 전도성 시편 처리 상압 플라즈마 발생 장치의 단면도로, 구멍을 갖는 상부전극(1)은 유전체(72)에 의해 감싸져 있으며, 상부전극(1)의 구멍 안에 튜브형의 안테나 및 안테나 전극(2,3)이 위치하여 상부전극(1) 유전체(72) 안테나 및 안테나 전극(2,3)이 빈 공간 없이 배열되며, 튜브형의 안테나 및 안테나 전극(2,3)의 하부는 유전체(72) 밖으로 돌출되어 있으며, 안테나 및 안테나 전극(2,3)의 돌출된 부분은 일정 각도로 휘어져 있으며, 절연튜브(81)가 처음에 위치하며, 상기 구성품 상부에 작업가스 분배기(62)가 위치하며, 상기 구성품이 챔버(7)에 의해 감싸져 있다. 챔버(7) 상부에 작업 가스가 들어올 수 있게 구멍이 존재한다. 상기 튜브형 안테나 및 안테나 전극(2,3) 하부에 하부전극 겸 시편(4,10)을 위치하며, 하부전극 겸 시편(4,10)은 접지 된다.
도 8에서 플라즈마 발생 특징은 앞에서 상술한 바와 같이 안테나 및 안테나 전극(2,3)을 사용함으로서 모든 안테나 전극 및 하부전극의 금속간 전극에서 플라즈마가 발생하며, 튜브형 안테나 및 안테나 전극(2,3)과 하부전극 겸 시편(4,10) 사이에 발생된 플라즈마가 이웃한 튜브형 안테나 및 안테나 전극(2,3) 튜브에서 나오는 작업 가스 유속에 의해 옆으로 번지게 되어 넓은 면적을 처리할 수 있게 하는 원리이다.
상기 도 8에서의 특징은 전도성을 갖는 시편 처리에 적합한 구조로 고밀도 플라즈마가 시편에 직접 형성됨으로 기름 또는 지문 등의 오염 물질을 쉽게 제거할 수 있다. 또한 대면적을 처리할 수 있는 제작이 쉬운 구조를 갖고 있다.
상기 발명에서 작업가스는 모든 종류의 가스를 사용할 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들 에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 상압 플라즈마 발생 장치는 안테나 및 안테나 전극을 사용함으로서 금속 전극 간에서 아크 발생이 일어나지 않으면서, 하나의 전원 장치로 여러 개의 금속 전극을 사용하는 플라즈마 Cell에서 동시에 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 발생되는 플라즈마는 비열의 코로나 또는 글로우 방전 플라즈마를 안테나 크기를 조절함으로서 쉽게 조절이 가능하고, 대면적 3 차원 구조의 시편을 효율적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 리모트 고밀도 플라즈마를 발생시켜 전기적으로 취약한 반도체나 디스플레이 페널의 기판을 손상 없이 처리할 수 있다.
또한, 고밀도의 플라즈마가 한정된 공간에 국한되지 않고 외부로 발생되는 구조로 실현하여 시편의 크기에 관계없이 균일하게 처리할 수 있다.
또한, 발생되는 플라즈마는 열이 발생하지 않는 코로나 또는 글로우 방전 플라즈마를 안테나 크기를 조절함으로서 쉽게 조절이 가능할 수 있다.
또한, 발생된 플라즈마가 시편 표면에 효율적으로 도달할 수 있도록 시편 하부에 하부 전극을 위치하여 시편의 크기에 관계없이 균일하게 처리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 금속의 상부 전극 및 안테나 및 안테나 전극을 사용하여 고효율이며, 구조가 간단하고, 대면적을 저비용으로 상용성을 가지는 플라즈마 발생장치를 제작할 수 있다.
또한, 복잡한 3차원 시편은 물론 시편 종류에 상관없이 절연체, 전도체, 반도체 등 어떠한 재료도 손쉽고 안정적으로 세정 및 표면개질이 가능하게 할 수 있다.

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  10. 고전압을 인가할 수 있는 하나 이상의 구멍을 갖는 상부전극과, 상기 상부전극의 구멍에 끼워지는 절연체 튜브와, 상기 상부전극의 맞은편에 위치하고 상기 절연체 튜브 안에 끼워지는 일체형의 안테나 및 안테나 전극과, 상기 안테나 및 안테나 전극의 끝이 상부전극 보다 5 미리미터(mm) 내지 20 미리미터(mm) 돌출되는 구성과, 상기 상부전극 상부에 작업가스 분배기가 위치하고, 상기 상부전극, 절연체 튜브, 안테나 및 안테나 전극을 수용하고 작업가스를 공급하는 작업가스 공급부가 포함된 챔버로 구성된 상압 플라즈마 발생장치에 있어서,
    상기 안테나 및 안테나 전극 하부에 시편이 배치되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 발생장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    하부 전극을 상기 시편 하부에 위치하여 구성하는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 발생장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하부 전극은 유전체에 의해 감싸지도록 구성하는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 발생장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 하부 전극에 고압의 AC 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 발생장치.
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  15. 고전압을 인가할 수 있는 하나 이상의 구멍을 갖는 상부전극과, 상기 상부전극은 유전체에 의해 감싸지고, 상기 상부 전극 구멍 안에 일체형의 안테나 및 안테나 전극이 위치하고, 상기 안테나 및 안테나 전극은 유전체 하부로 돌출되고 상기 유전체에 의해 상기 상부전극과 분리되어 있고, 상기 안테나 및 안테나 전극 하부에 절연체 튜브가 위치하고, 상기 절연체 튜브 아래에 하부 전극이 위치하고, 상기 하부전극은 접지되어 있고, 상기 상부전극, 안테나 및 안테나 전극, 절연체 튜브 및 하부전극의 상부에 작업가스 분배기가 위치하고, 상기 상부전극, 안테나 및 안테나 전극, 절연체 튜브, 하부전극 및 작업가스 분배기를 수용하고 작업가스를 공급하는 작업가스 공급부를 갖는 챔버로 구성된 상압 플라즈마 발생장치에 있어서,
    상기 하부전극 하부에 시편이 배치되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 발생장치.
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  17. 고전압을 인가할 수 있는 하나 이상의 구멍을 갖는 상부전극과, 상기 상부전극은 유전체에 의해 감싸지고, 상기 상부 전극의 구멍 안에 일체형 및 튜브형의 안테나 및 안테나 전극이 위치하고, 상기 안테나 및 안테나 전극은 유전체 하부로 돌출되어 있고 상기 유전체에 의해 상기 상부전극과 분리되어 있고, 상기 튜브형 안테나 및 안테나 전극의 돌출된 부분은 일정 각도로 휘어져 있고, 상기 안테나 및 안테나 전극 배열에서 첫 번째만 절연튜브로 위치하고, 상기 절연 튜브의 돌출된 부분이 일정 각로로 휘어져 있고, 상기 상부전극, 안테나 및 안테나 전극, 절연튜브의 상부에 작업가스 분배기를 위치하고, 상기 상부전극, 안테나 및 안테나 전극, 절연튜브, 작업가스 분배기를 수용하고 작업가스를 공급하는 작업가스 공급부를 갖는 챔버로 구성된 상압 플라즈마 발생장치에 있어서,
    시편 겸 하부전극은 상기 안테나 및 안테나 전극 하부에 배치되도록 하고, 접지가 되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 발생장치.
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