KR100990775B1 - 상압플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상압 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 그 구성은 하우징; 상기 하우징 내에 구비되는 고전압 전극; 상기 고전압 전극의 상부와 하부에 각각 구비되어 공정 가스를 공급하게 하는 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극; 상기 상부 그라운드 전극 상부에 구비되는 배플;을 포함하여 이루어지고, 상기 배플은 상기 하우징 내벽에서 이격되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 내부 방전 밀도 향상 및 외부 라디칼 반응 극대화를 위하여 최적의 가스 흐름이 형성되도록 전극 내부 구조를 다중으로 형성시켜 발생할 수 있는 플라즈마 어택을 방지하고, 처리물에 대하여 균일한 공정 가스 공급을 가능하게 하는 효과가 있다.

전극, 그라운드, 가스공급판, 플라즈마, 배플

Description

상압플라즈마 처리장치{apparatus for processing substrate with atmospheric pressure plasma}

본 발명은 상압 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부 방전 밀도 향상 및 외부 라디칼 반응 극대화를 위하여 최적의 가스 흐름이 형성되도록 전극 내부 구조를 다중으로 형성시켜 발생할 수 있는 플라즈마 어택을 방지하고, 처리물에 대하여 균일한 공정 가스 공급을 가능하게 하는 상압 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

도 1을 참조하여 종래 상압플라즈마 처리장치(100)를 설명한다.

종래의 상압플라즈마 처리장치(100)는 하우징(110)과, 가스공급플레이트(120)와, 상부전극(130)과, 하부전극(140)을 포함하여 이루어진다.

상기 하우징(110)의 양측에는 공정가스가 유입되는 유입구(111)가 형성되며, 내부에는 가스공급플레이트(120)가 수평으로 설치되어 있다.

상기 가스공급플레이트(120)는 상기 유입구(111)를 통해 유입되는 공정가스를 균일하게 분배하는 가스 배출홀(121)이 다수개 형성되어 있다.

도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명에 의한 하부전극(140)을 설명한다. 도시 된 바와 같이, 상기 하부전극(140)은 세라믹으로 이루어진 모재(141)와, 상기 모재(141)의 상면에 도전층(142)을 순차적으로 형성하고, 상기 도전층(142)의 상면에 유전체층(143)을 용사코팅하여 형성된다.

또한 상부전극(130)과 하부전극(140)의 사이에서 발생된 플라즈마를 유도하기 위하여 상기 하부전극(140)을 수직으로 관통하는 플라즈마 유도홀(140a)이 다수개 형성된다.

상기 플라즈마 유도홀(140a)을 형성하는 방법은 상기 모재(141)와 도전층(142) 및 유전체층(143)을 형성한 후에 균일한 간격으로 상기 플라즈마 유도홀(140a)을 형성할 수도 있고, 이와 달리 상기 모재(141)와 도전층(142)을 형성한 후에, 플라즈마 유도홀(140a)을 형성하고, 그 다음에 상기 유전체층(143)을 용사코팅할 수도 있다.

도 3을 참조하여 종래 상압플라즈마 처리장치(100)의 작동을 설명한다.

상기 유입구(111)를 통해 공정가스를 유입하고, 유입된 공정가스는 상기 가스공급플레이트(120)의 배출홀(121)을 통해 균일하게 분배된다.

이러한 공정가스는 상부전극(130)과 하부전극(140)의 사이에 형성된 갭(도 1의 150참조)을 통해 유입되고, 상기 전극(130,140)들에 고전압을 인가하게 되면, 플라즈마가 발생된다.

이와 같이 발생된 플라즈마는 상기 하부전극(140)의 플라즈마 유도홀(140a)을 통해 유도되어 그 하부에서 수평이송되는 기판(미도시)에 플라즈마 처리를 하는 것이다.

만약 플라즈마 유도홀(140a)의 면적이 다르거나 또는 이들 사이의 이격거리가 다를 경우, 플라즈마가 균일하게 작용하지 못하여 기판의 처리에 불량을 초래한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내부 방전 밀도 향상 및 외부 라디칼 반응 극대화를 위하여 최적의 가스 흐름이 형성되도록 전극 내부 구조를 다중으로 형성시켜 발생할 수 있는 플라즈마 어택을 방지하고, 처리물에 대하여 균일한 공정 가스 공급을 가능하게 하는 상압 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.

본 발명의 상압 플라즈마 처리장치는, 하우징; 상기 하우징 내에 구비되는 고전압 전극; 상기 고전압 전극의 상부와 하부에 각각 구비되어 공정 가스를 공급하게 하는 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극; 상기 상부 그라운드 전극 상부에 구비되는 배플;을 포함하여 이루어지고, 상기 배플은 상기 하우징 내벽에서 이격되게 설치되거나 또는 상기 배플은 다수개의 개구홀이 형성되게 한다.

삭제

그리고 상기 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극에는 다수개의 개구홀이 형성되도록 하거나 또는 상기 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극은 상기 하우징 내벽에서 이격되게 설치된다.

또한 상기 고전압 전극은 상기 하우징 내벽에서 이격되게 설치되거나 또는 상기 고전압 전극에는 다수개 개구홀 형성되도록 한다.

그리고 상기 고전압 전극은 전원이 공급되고, 상기 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극은 접지된다.

삭제

본 발명에 따르면, 내부 방전 밀도 향상 및 외부 라디칼 반응 극대화를 위하여 최적의 가스 흐름이 형성되도록 전극 내부 구조를 다중으로 형성시켜 발생할 수 있는 플라즈마 어택을 방지하고, 처리물에 대하여 균일한 공정 가스 공급을 가능하게 하는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 상압 플라즈마 처리장치는, 하우징; 상기 하우징 내에 구비되는 고전압 전극; 상기 고전압 전극의 상부와 하부에 각각 구비되어 공정 가스를 공급하게 하는 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극; 상기 상부 그라운드 전극 상부에 구비되는 배플;을 포함하여 이루어지고, 상기 배플은 상기 하우징 내벽에서 이격되게 설치되거나 또는 상기 배플은 다수개의 개구홀이 형성되게 한다.

삭제

그리고 상기 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극에는 다수개의 개구홀이 형성되도록 하거나 또는 상기 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극은 상기 하우징 내벽에서 이격되게 설치된다.

또한 상기 고전압 전극은 상기 하우징 내벽에서 이격되게 설치되거나 또는 상기 고전압 전극에는 다수개 개구홀 형성되도록 한다.

그리고 상기 고전압 전극은 전원이 공급되고, 상기 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극은 접지된다.

삭제

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명에 의하면, 상기 상압 플라즈마 처리장치(1)는 하우징(10), 상부 그라운드 전극(30), 고전압 전극(40), 하부 그라운드 전극(50), 배플(60)을 포함하여 이루어진다.

상기 하우징(10)은 외부로부터 공급되는 공정 가스를 하우징 하측에 구비되는 처리대상물에 공급하기 위한 수단이며, 일측에 공정 가스가 유입되는 유입구(11)가 개구되어 있다.

상기 상부 그라운드 전극(30)은 상기 하우징(10) 내부에 구비되어 하우징 측에 접지되어 후술하는 고전압 전극으로 인가되는 전원을 외부로 방출하게 하고 있다.

상기 고전압 전극(40)은 상기 상부 그라운드 하측에 구비되며 외부로부터 전원을 인가받아 하우징 내부에 전류를 형성하게 하고 있다.

상기 하부 그라운드 전극(50)은 상기 고전압 전극(40) 하측에 구비되며 상기 하우징 내벽에 접지되어 상기 고전압 전극으로 인가되는 전원을 외부로 방출하게 하고 있다.

상기 배플(60)은 상기 상부 그라운드(30) 상부에 구비되어 유입구(11)로부터 공급되는 공정가스의 흐름을 활발하게 할 수 있게 하여 플라즈마 밀도를 높게 향상시킬 수 있게 한다. 여기서 상기 배플(60)은 상기 하우징(10) 내벽에서 이격되게 설치하여 공간부(미도시)를 통해 공급가스의 흐름을 활발하게 하거나 또는 상기 배플(60)에 다수개의 개구홀(61)을 형성시켜 공급가스의 흐름을 활발하게 할 수 있다.

삭제

예컨대 상기 하우징(10)의 유입구(11) 측으로 공정가스를 유입시키면 상기 하우징 내부에 공정가스가 충진되게 된다. 이때 상기 고전압 전극(40)에는 전원이 공급되고 있는 상태여서 하우징에 충진된 공정가스가 공급된 전원에 의해 반응하게 되고 반응을 위한 전원은 상부 그라운드 전극(30) 및 하부 그라운드 전극(40)을 통해 외부로 방출되며 상부 그라운드 및 하부 그라운드 측에 분포된 공정가스까지 반응시키게 된다. 즉, 상기 고전압 전극, 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극에 고전압이 인가되고 있어 방출되는 과정에도 하우징 내부 전체에 대해 고 전위차가 형성되어 하우징 내의 공정가스가 전위차에 의해 플라즈마 발생이 균일하게 이루어질 수 있게 된다. 이때 발생된 플라즈마는 하우징 하측에 구비되는 기판(미도시)에 플라즈마 처리를 실시하게 된다.

또한 상기 배플(60)은 하우징 내에서 일정 흐름을 갖고 유동하는 공정가스의 흐름을 균일하게 함으로써 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있게 된다.

한편 본 발명에 의해 플라즈마 발생 균일도 및 밀도를 높이기 위한 실시예들을 설명하면, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 상압 플라즈마 처리장치(10)는 하우징(10) 내부에 상부 그라운드 전극(30), 고전압 전극(40) 및 하부 그라운드 전극(50)이 순차적으로 적층되어 구비되게 구비되는 것은 상술한 바와 같다.

여기서 상기 배플(60)은 다수개의 개구홀(61)이 형성된 것을 참조하며 후술하도록 하다.

도 4를 참조하면, 상기 상부 그라운드 전극(30) 및 하부 그라운드 전극(50)에서는 다수개의 개구홀(31,51)이 형성되며, 상기 고전압 전극(40)은 상기 하우징(10) 내벽에서 이격되게 설치되어 하우징 내벽과 고전압 전극 사이에 공간부(42)를 형성시키게 되고, 상기 상부 그라운드 전극(30) 상부에 구비되는 배플(60)을 통해 공급된 공정가스의 흐름을 활발하게 유동시킴으로써 이를 통해 상기 유입구(11)로 공급된 공정가스가 하우징 내에 충진되며 고전압 전극에 인가되는 전원이 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극 측과 교류되며 그 사이에 충진된 공정가스에 플라즈마를 발생시키게 된다. 발생된 플라즈마는 개구홀(31,51)을 통해 배출되게 되는데, 이때 상기 공간부(42)에 의해 공급되는 공정가스가 와류되며 가스의 분포를 균일하게 할 수 있어 플라즈마 발생 균일도 및 밀도를 높게 할 수 있게 된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 상부 그라운드 전극(30) 및 하부 그라운드 전극(50)에는 다수개의 개구홀(31,51)을 형성시키고, 상기 고전압 전극(40)에도 다수개의 개구홀(41)을 형성시킨 상태에서 상기 상부 그라운드 전극(30) 상부에 구비되는 배플(60)을 통해 공급된 공정가스의 흐름을 활발하게 유동시킴으로써 공급되는 공정가스가 와류되며 가스의 분포를 균일하게 할 수 있어 플라즈마 발생 균일도 및 밀도를 높게 할 수 있게 된다.

그리고, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 상부 그라운드 전극(30)에 다수개의 개구홀(31)을 형성하고, 상기 하우징(10) 내벽에서 이격되게 설치하여 하우징 내벽과 상부 그라운드 전극 사이에 공간부(32)를 형성시킨 상태에서 상기 상부 그라운드 전극(30) 상부에 구비되는 배플(60)을 통해 공급된 공정가스의 흐름을 활발하게 유동시킴으로써 공급되는 공정가스가 와류되며 가스의 분포를 균일하게 할 수 있어 플라즈마 발생 균일도 및 밀도를 높게 할 수 있게 할 수도 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 상부 그라운드 전극 상에 개구홀(31)과 공간부(32)를 형성시킨 상태에서 다수개의 개구홀(41)이 형성된 고전압 전극(40)을 상기 하우징(10) 내벽에서 이격되게 설치한 상태에서 상기 상부 그라운드 전극(30) 상부에 구비되는 배플(60)을 통해 공급된 공정가스의 흐름을 활발하게 유동시킴으로써 공급되는 공정가스가 와류되며 가스의 분포를 균일하게 할 수 있어 플라즈마 발생 균일도 및 밀도를 높게 할 수 있게 된다.

한편, 도면상에 기재되어 있지는 않지만 상기 하부 그라운 전극(50)에 개구홀을 형성하거나 또는 상기 하우징 내벽에서 이격되게 설치하여 공급되는 공정가스 가 와류되며 가스의 분포를 균일하게 할 수 있어 플라즈마 발생 균일도 및 밀도를 높게 할 수 있게 된다.

또한 도 4 내지 도 7에 도시된 상기 상부 그라운드 전극(30), 하부 그라운드 전극(50) 및 고전압 전극(40)에 형성되는 다수개의 개구홀(31,41,51) 및 하우징 내벽에서 이격시켜 형성된 공간부(32,42)를 본 발명의 실시예들에 의해 한정하지 않는 것은 주지사실이다.

도 1은 종래 기술의 상압 플라즈마 처리장치를 나타내는 사시도.

도 2a는 도 1에 도시된 하부 전극을 나타내는 단면도.

도 2b는 도 2a에 도시된 하부 전극을 타나내는 평면도.

도 3은 종래 기술의 상압 플라즈마 처리장치를 나타내는 단면도.

도 4는 내지 도 7은 본 발명의 상압 플라즈마 처리장치에 따른 실시예들을 나타내는 단면도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 상압 플라즈마 처리장치 10 : 하우징

11 : 유입구 20 : 가스공급판

21 : 공급홀 30 : 상부 그라운드 전극

31,41,51 : 개구홀 32,42 : 공간부

40 : 고전압 전극 50 : 하부 그라운드 전극

60 : 배플 61 : 개구홀

Claims (9)

1. 하우징;

   상기 하우징 내에 구비되는 고전압 전극;

   상기 고전압 전극의 상부와 하부에 각각 구비되어 공정 가스를 공급하게 하는 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극;

   상기 상부 그라운드 전극 상부에 구비되는 배플;을 포함하여 이루어지고,

   상기 배플은 상기 하우징 내벽에서 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 처리장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 배플은 다수개의 개구홀이 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 처리장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극에는 다수개의 개구홀이 형성되도록 하는 것을 특징을 하는 상압 플라즈마 처리장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극은 상기 하우징 내벽에서 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 처리장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 고전압 전극은 상기 하우징 내벽에서 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 처리장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 고전압 전극에는 다수개 개구홀 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 처리장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 고전압 전극은 전원이 공급되고, 상기 상부 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극은 접지되는 것을 특징으로 하는 상압 플라즈마 처리장치.
9. 삭제

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