KR101085181B1 - Surface treatment device using plasma and surface treatment method using the same - Google Patents

Surface treatment device using plasma and surface treatment method using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101085181B1
KR101085181B1 KR1020100131840A KR20100131840A KR101085181B1 KR 101085181 B1 KR101085181 B1 KR 101085181B1 KR 1020100131840 A KR1020100131840 A KR 1020100131840A KR 20100131840 A KR20100131840 A KR 20100131840A KR 101085181 B1 KR101085181 B1 KR 101085181B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
plasma
electrode
surface treatment
electric field
Prior art date
Application number
KR1020100131840A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이대훈
허민
송영훈
김관태
이재옥
Original Assignee
한국기계연구원
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 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020100131840A priority Critical patent/KR101085181B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101085181B1 publication Critical patent/KR101085181B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0894Processes carried out in the presence of a plasma

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

PURPOSE: A plasma-based surface treating apparatus and a method for the same are provided to prevent the application of arc or strong streamer to a target and to apply plasma with the high concentration of electrons and ions to the surface of the target. CONSTITUTION: A plasma-based surface treating apparatus includes a gas supplying part, a power supplying part(20), and a plasma generator(30). The gas supplying part supplies discharging gas. The power supplying part supplies a bipolar voltage. The plasma generator discharges a first electric field which is generated based on a first voltage difference. The plasma generator generates plat based on discharging gas. The plasma generator induces plasma on the surface of a target(T) based on a second electric field. The second electric field is generated by a second voltage difference.

Description

플라즈마 표면 처리장치 및 그 처리방법 {SURFACE TREATMENT DEVICE USING PLASMA AND SURFACE TREATMENT METHOD USING THE SAME}Plasma surface treatment apparatus and treatment method {SURFACE TREATMENT DEVICE USING PLASMA AND SURFACE TREATMENT METHOD USING THE SAME}

본 발명은 플라즈마 표면 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이폴라(Bi-Polar, 양전극(兩電極)) 구동되는 저온 플라즈마를 이용하여 대상물의 표면을 처리하는 플라즈마 표면 처리장치 및 그 처리방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma surface treatment apparatus and a treatment method thereof, and more particularly, to a plasma surface treatment apparatus for treating a surface of an object by using a low-temperature plasma driven by a bipolar (positive electrode). It relates to a treatment method.

알려진 플라즈마 표면 처리장치는 전원장치와 유니폴라(Uni-Polar, 단전극(單電極)) 구동 방식의 플라즈마 반응기로 구성된다. 예를 들면, 플라즈마 반응기는 고전압이 인가되는 전극과 접지 전극을 마주하는 상태로 배치하여, 두 전극 사이에 높은 전기장을 형성하여 방전을 일으키고, 방전이 일어나는 두 전극 사이로 방전가스를 공급하여 플라즈마를 분출하도록 형성된다.Known plasma surface treatment apparatus is composed of a power supply unit and a uni-polar (single electrode) driving plasma reactor. For example, the plasma reactor is disposed in a state facing the electrode to which the high voltage is applied and the ground electrode to form a high electric field between the two electrodes to generate a discharge, and supply the discharge gas between the two electrodes where the discharge occurs to eject the plasma It is formed to.

플라즈마 반응기는 대상물의 표면과 이격되는데, 플라즈마 반응기에서 분출되는 플라즈마는 대상물의 표면에 이르러서 표면 처리 작용한다. 그러나 플라즈마 반응기에서 대상물의 표면으로 분출되는 플라즈마에 포함되어 있는, 예를 들면, 화학적 반응성이 높은 전자나 이온과 같은 화학종의 농도가 대상물의 표면에 접근할수록 급속히 감소한다. 따라서 플라즈마 반응기에서 최종적으로 대상물의 표면에 이르는 플라즈마에 의한 표면 처리 효과는 높지 않다.The plasma reactor is spaced apart from the surface of the object, the plasma emitted from the plasma reactor reaches the surface of the object to act as a surface treatment. However, the concentration of species, such as electrons or ions, which are highly chemically reactive, contained in the plasma emitted to the surface of the object in the plasma reactor, decreases rapidly as the surface of the object approaches. Therefore, the surface treatment effect by the plasma from the plasma reactor to the final surface of the object is not high.

본 발명의 목적은, 대상물의 표면 처리 효과를 높이는 플라즈마 표면 처리장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a plasma surface treatment apparatus for enhancing the surface treatment effect of an object.

본 발명의 목적은, 높은 전기장에 따른 아크 또는 강한 스트리머가 대상물에 작용하는 것을 방지하면서, 또한 화학적 반응성이 높은 전자나 이온과 같은 화학종의 농도가 높은 상태의 플라즈마를 대상물의 표면에 작용시키는 플라즈마 표면 처리장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to prevent an arc or a strong streamer caused by a high electric field from acting on an object, and also to plasma the plasma having a high concentration of chemical species such as electrons or ions having high chemical reactivity on the surface of the object. It is to provide a surface treatment apparatus.

본 발명의 목적은 상기와 같은 플라즈마 표면 처리장치를 이용하여 대상물의 표면을 처리하는 플라즈마 표면 처리방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a plasma surface treatment method for treating the surface of the object by using the plasma surface treatment apparatus as described above.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 표면 처리장치는, 방전가스를 공급하는 가스 공급부, 바이폴라 전압을 공급하는 전원 공급부, 및 상기 전원 공급부에서 전극에 인가되는 제1 전압차에 의한 제1 전기장으로 방전을 일으켜 방전가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생기를 포함하며, 상기 플라즈마 발생기는 상기 전극과 대상물의 표면 사이에 인가되는 제2 전압차에 의한 제2 전기장으로 플라즈마를 대상물의 표면으로 유도한다.According to an embodiment of the present invention, a plasma surface treatment apparatus includes a gas supply unit for supplying a discharge gas, a power supply unit for supplying a bipolar voltage, and a first electric field due to a first voltage difference applied to an electrode from the power supply unit. And a plasma generator for generating a plasma from the discharge gas, wherein the plasma generator guides the plasma to the surface of the object with a second electric field caused by a second voltage difference applied between the electrode and the surface of the object.

상기 전원 공급부는, 양의 전압을 가지는 제1 전압을 공급하는 양극 단자와, 음의 전압을 가지는 제2 전압을 공급하는 음극 단자를 포함할 수 있다.The power supply unit may include a positive terminal for supplying a first voltage having a positive voltage, and a negative terminal for supplying a second voltage having a negative voltage.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 표면 처리장치는, 상기 대상물의 표면에, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이의 제3 전압을 설정할 수 있다.The plasma surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention may set a third voltage between the first voltage and the second voltage on the surface of the object.

상기 플라즈마 발생기는, 상기 양극 단자에 연결되는 제1 전극과, 상기 음극 단자에 연결되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 플라즈마 가스가 유동하는 유동 통로의 양측에 구비되어 간격을 두고 서로 마주할 수 있다.The plasma generator includes a first electrode connected to the positive electrode terminal and a second electrode connected to the negative electrode terminal, wherein the first electrode and the second electrode are provided at both sides of a flow passage through which plasma gas flows. They can face each other at intervals.

상기 플라즈마 발생기는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 수용하는 하우징과, 상기 하우징 내에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 덮어 상기 유동 통로를 형성하는 유전층을 더 포함할 수 있다.The plasma generator may further include a housing accommodating the first electrode and the second electrode, and a dielectric layer covering the first electrode and the second electrode in the housing to form the flow passage.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 표면 처리방법은, 플라즈마 발생기의 제1 전극과 제2 전극 사이에 제1 전압차의 전압을 인가하는 제1 단계, 상기 제1 전압차에 의한 제1 전기장으로 방전을 일으켜 공급되는 방전가스로부터 제1 플라즈마를 발생시키는 제2 단계, 상기 제2 전극과 대상물의 표면 사이에 제2 전압차의 전압을 인가하는 제3 단계, 및 상기 제2 전압차에 의한 제2 전기장으로 제1 플라즈마에서 제어된 제2 플라즈마를 대상물의 표면으로 유도하는 제4 단계를 포함한다.In the plasma surface treatment method according to an embodiment of the present invention, a first step of applying a voltage of a first voltage difference between a first electrode and a second electrode of a plasma generator, by a first electric field by the first voltage difference A second step of generating a first plasma from a discharge gas supplied by causing a discharge, a third step of applying a voltage of a second voltage difference between the second electrode and the surface of the object, and a second step by the second voltage difference And a fourth step of directing a controlled second plasma in the first plasma to the surface of the object with the two electric fields.

상기 제1 단계는, 상기 제1 전압차를 형성하도록 제1 전압으로 양의 전압을 인가하고 제2 전압으로 음의 전압을 인가하며, 상기 제3 단계는, 상기 제2 전압차를 형성하도록 제3 전압으로 접지할 수 있다.The first step may include applying a positive voltage at a first voltage and a negative voltage at a second voltage to form the first voltage difference, and the third step may be configured to form the second voltage difference. Can be grounded with 3 voltages.

본 발명의 일 실시예는 제1 전압차로 형성되는 제1 플라즈마를 제2 전압차에 의하여 제2 플라즈마로 제어하여 대상물의 표면을 처리할 수 있다. 즉 본 발명의 일 실시예는 높은 제1 전기장에 따른 아크 또는 강한 스트리머가 대상물에 작용하는 것을 방지하면서, 화학적 반응성이 높은 전자나 이온과 같은 화학종의 농도가 높은 상태의 제2 플라즈마를 제2 전기장으로 유도하여 대상물의 표면에 작용시킬 수 있다. 따라서 대상물의 표면이 효과적으로 처리될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the surface of the object may be processed by controlling the first plasma formed by the first voltage difference to be the second plasma by the second voltage difference. That is, one embodiment of the present invention prevents an arc or a strong streamer according to a high first electric field from acting on an object, and generates a second plasma having a high concentration of chemical species such as electrons or ions having high chemical reactivity. It can be induced into the electric field and act on the surface of the object. Therefore, the surface of the object can be effectively treated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 표면 처리장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 표면 처리방법의 순서도이다.
1 is a perspective view of a plasma surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
3 is a flow chart of the plasma surface treatment method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 표면 처리장치의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 플라즈마 표면 처리장치는 가스 공급부(10), 전원 공급부(20) 및 플라즈마 발생기(30)를 포함한다.1 is a perspective view of a plasma surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the plasma surface treatment apparatus of one embodiment includes a gas supply unit 10, a power supply unit 20, and a plasma generator 30.

가스 공급부(10)는 플라즈마 발생기(30)에서 플라즈마를 발생시키도록 플라즈마 발생기(30)에 연결되어 방전가스를 공급한다. 전원 공급부(20)는 플라즈마 발생기(30)를 바이폴라 구동하여 방전가스를 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마로 변화시켜 대상물(T)의 표면을 처리하도록 플라즈마 발생기(30)에 전기적으로 연결되어 바이폴라 전압을 공급한다.The gas supply unit 10 is connected to the plasma generator 30 to generate a plasma in the plasma generator 30 to supply the discharge gas. The power supply unit 20 is electrically connected to the plasma generator 30 to bipolarly drive the plasma generator 30 to change the discharge gas into the first plasma and the second plasma to treat the surface of the object T. Supply.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 2를 참조하면, 전원 공급부(20)는 제1 전압, 예를 들면 +100V인 양의 전압을 공급하는 양극 단자(21)와, 제2 전압, 예를 들면, -100V인 음의 전압을 공급하는 음극 단자(22)를 포함하며, 양극 단자(21)와 음극 단자(22)를 통하여 각각의 전압을 공급할 수 있도록 형성된다. 또한 대상물(T)은 제1 전압과 제2 전압 사이의 전압인 제3 전압을 설정된다. 예를 들면, 대상물(T)은 0V로 접지된다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1. Referring to FIG. 2, the power supply unit 20 supplies a positive terminal 21 for supplying a first voltage, for example, a positive voltage of + 100V, and a second voltage, for example, a negative voltage of -100V. It includes a negative terminal 22 to supply, and is formed to supply the respective voltage through the positive terminal 21 and the negative terminal (22). Also, the object T is set to a third voltage which is a voltage between the first voltage and the second voltage. For example, the object T is grounded to 0V.

플라즈마 발생기(30)는 전원 공급부(10)로부터 인가되는 제1 전압차에 의한 제1 전기장으로 방전을 일으켜 방전가스로부터 제1 플라즈마(P1)를 발생시키며, 플라즈마 발생기(30)와 대상물(T) 사이에 인가되는 제2 전압차에 의한 제2 전기장으로 제1 플라즈마(P1)를 제어하여 형성되는 제2 플라즈마(P2)를 대상물(T)의 표면에 작용시켜 표면 처리하도록 형성된다.The plasma generator 30 generates a first plasma P1 from the discharge gas by discharging the first electric field due to the first voltage difference applied from the power supply unit 10, and the plasma generator 30 and the object T. The second plasma P2 formed by controlling the first plasma P1 by the second electric field applied by the second voltage difference applied between the surfaces of the object T is formed to be surface treated.

예를 들면, 플라즈마 발생기(30)는 양극 단자(21)에 연결되는 제1 전극(31)과, 음극 단자(21)에 연결되는 제2 전극(32)을 포함한다. 제1, 제2 전극(31, 32)은 플라즈마 가스가 유동하는 유동 통로(P)의 양측에 구비되어 간격(C)을 두고 서로 마주한다.For example, the plasma generator 30 includes a first electrode 31 connected to the positive electrode terminal 21 and a second electrode 32 connected to the negative electrode terminal 21. The first and second electrodes 31 and 32 are provided at both sides of the flow passage P through which the plasma gas flows, and face each other with a gap C therebetween.

제1 전극(31)에 +100V 전압이 인가되고, 제2 전극(32)에 -100V의 전압이 인가되면, 제1, 제2 전극(31, 32) 사이의 제1 전압차는 200V로 설정된다. 그리고 대상물(T)이 0V로 접지되면, 제2 전극(32)과 대상물(T) 사이의 제2 전압차는 100V로 설정된다.When a voltage of + 100V is applied to the first electrode 31 and a voltage of -100V is applied to the second electrode 32, the first voltage difference between the first and second electrodes 31 and 32 is set to 200V. . When the object T is grounded to 0V, the second voltage difference between the second electrode 32 and the object T is set to 100V.

따라서 제1, 제2 전극(31, 32)은 1차 전극으로 작용하여 제1 전압차에 따른 제1 전기장에 의하여 제1 플라즈마(P1)를 발생시킨다. 그리고 제2 전극(32)과 대상물(T)은 2차 전극으로 작용하여 제2 전압차에 따른 제2 전기장에 의하여 제1 플라즈마(P1)에서 제어되는 제2 플라즈마(P2)를 대상물(T)로 유도한다.Therefore, the first and second electrodes 31 and 32 act as primary electrodes to generate the first plasma P1 by the first electric field according to the first voltage difference. In addition, the second electrode 32 and the object T serve as the secondary electrode, and the second object P is controlled by the first plasma P1 by the second electric field according to the second voltage difference. To guide.

또한 플라즈마 발생기(30)는 제1, 제2 전극(31, 32)을 수용하는 하우징(33)과, 하우징(33) 내에서 제1, 제2 전극(31, 33)을 덮어 제1, 제2 전극(31, 32)을 방전으로부터 보호하고 방전가스를 유동시키는 유동 통로(P)를 형성하는 유전층(34)을 포함한다. In addition, the plasma generator 30 covers the first and second electrodes 31 and 33 to accommodate the first and second electrodes 31 and 32 and the first and second electrodes 31 and 33 in the housing 33. A dielectric layer 34 is formed which protects the two electrodes 31 and 32 from discharge and forms a flow passage P through which the discharge gas flows.

유전층(34)은 마주하는 제1, 제2 전극(31, 32)에 의하여 설정되는 간격(C)보다 더 좁은 갭(G)을 형성한다. 갭(G)은 방전가스가 유동되며, 방전이 일어나고 제1, 제2 플라즈마(P1, P2)가 유동 및 토출되는 공간을 제공한다.The dielectric layer 34 forms a gap G narrower than the gap C set by the first and second electrodes 31 and 32 facing each other. The gap G provides a space in which discharge gas flows, discharge occurs, and first and second plasmas P1 and P2 flow and discharge.

제1, 제2 전극(31, 32)은 마주하는 방향으로 2번 번갈아 배치되어 서로 마주 함으로써 3개의 갭(G)을 형성한다. 복수의 갭(G)은 제1, 제2 플라즈마(P1, P2)의 생성 및 토출량을 증대시켜 대상물(T)의 표면 처리 효율을 높일 수 있다. 제1, 제2 전극은 1쌍으로 형성되어 1개의 갭을 형성할 수도 있고 4개 이상의 갭을 형성할 수 있다(미도시).The first and second electrodes 31 and 32 are alternately disposed twice in the opposite direction to face each other to form three gaps G. The plurality of gaps G may increase the generation and discharge amounts of the first and second plasmas P1 and P2 to increase the surface treatment efficiency of the object T. The first and second electrodes may be formed in pairs to form one gap or four or more gaps (not shown).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 표면 처리방법의 순서도이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따를 플라즈마 표면 처리방법은 제1 전압차를 형성하는 제1 단계(ST1), 제1 플라즈마(P1)를 발생시키는 제2 단계(ST3), 제2 전압차를 형성하는 제3 단계(ST3), 및 제2 플라즈마(P2)를 유도하는 제4 단계(ST4)를 포함한다.3 is a flow chart of the plasma surface treatment method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, in the plasma surface treatment method according to the embodiment, the first step ST1 of forming the first voltage difference, the second step ST3 of generating the first plasma P1, and the second voltage difference The third step (ST3) to form a, and the fourth step (ST4) to induce a second plasma (P2).

제1 단계(ST1)는 플라즈마 발생기(30)의 제1, 제2 전극(31, 32) 사이에 제1 전압차를 설정할 수 있도록 제1, 제2 전극(31, 32)에 제1, 제2 전압을 인가한다. 예를 들면, 제1, 제2 전극(31, 32)에 각각 +100V와 -100V의 전압을 인가하면, 제1 전압차는 200V로 설정된다.In the first step ST1, the first and second electrodes 31 and 32 may be used to set the first voltage difference between the first and second electrodes 31 and 32 of the plasma generator 30. 2 Apply voltage. For example, when voltages of + 100V and -100V are applied to the first and second electrodes 31 and 32, respectively, the first voltage difference is set to 200V.

제2 단계(ST2)는 제1 전압차에 의하여 제1, 제2 전극(31, 32) 사이에 고전압의 제1 전기장을 형성하고, 제1 전기장에 의하여 제1, 제2 전극(31, 32) 사이로 공급되는 방전가스로부터 제1 플라즈마(P1)를 발생시키다.In the second step ST2, a first electric field having a high voltage is formed between the first and second electrodes 31 and 32 by the first voltage difference, and the first and second electrodes 31 and 32 by the first electric field. The first plasma P1 is generated from the discharge gas supplied between the?

이때 발생되는 제1 플라즈마(P1)는 제1 전기장에 따른 아크 또는 강한 스트리머를 포함할 수 있으며, 화학적 반응성이 높은 전자나 이온과 같은 화학종의 농도가 높은 상태를 형성한다.In this case, the first plasma P1 generated may include an arc or a strong streamer according to the first electric field, and form a high concentration of chemical species such as electrons or ions having high chemical reactivity.

제3 단계(ST3)는 제2 전극(32)과 대상물(T)의 표면 사이에 제2 전압차를 설정할 수 있도록 제2 전극(32)에 제2 전압을 인가하고 대상물(T)에 제3 전압을 인가한다. 예를 들면, 제2 전극(32)에 -100V의 전압을 인가하고, 대상물(T)을 0V로 접지하면, 제2 전압차는 100V로 설정된다.The third step ST3 applies a second voltage to the second electrode 32 and sets a third voltage to the object T so that a second voltage difference can be set between the second electrode 32 and the surface of the object T. Apply voltage. For example, when a voltage of −100 V is applied to the second electrode 32 and the object T is grounded at 0 V, the second voltage difference is set to 100 V. FIG.

제4 단계(ST4)는 제2 전압차에 의하여 제2 전극(32)과 대상물(T) 사이에 고전압의 제2 전기장을 형성하고, 제2 전기장에 의하여 제1 플라즈마(P1)에서 제어되는 제2 플라즈마(P2)를 대상물(T)의 표면으로 유도한다.The fourth step ST4 forms a second electric field having a high voltage between the second electrode 32 and the object T by the second voltage difference, and is controlled by the first plasma P1 by the second electric field. 2 Plasma P2 is guided to the surface of the object T.

이때 유도되는 제2 플라즈마(P2)는 제1 플라즈마(P1)에 포함된 아크 또는 강한 스트리머가 제거되고, 화학적 반응성이 높은 전자나 이온과 같은 화학종의 농도가 높은 상태를 유지한다.In this case, the induced second plasma P2 removes the arc or strong streamer included in the first plasma P1 and maintains a high concentration of chemical species such as electrons or ions having high chemical reactivity.

이와 같이 화학종의 농도가 높은 제2 플라즈마(P2)는 대상물(T)의 표면을 효과적으로 처리할 수 있다. 일 실시예는, 예를 들면, 방전가스로 식각성 기체, 예를 들면, NF3를 이용하여, 표면 식각을 수행하고, 탄화수소 기체 소스의 방전을 이용하여, 표면 카본(carbon) 코팅, 표면 개질 및 폴리머 그래프팅(grafting)을 효과적으로 수행할 수 있다.As such, the second plasma P2 having a high chemical species concentration may effectively treat the surface of the object T. One embodiment is to perform surface etching using, for example, an etching gas, for example, NF 3 , as the discharge gas, and surface carbon coating, surface modification, using discharge of a hydrocarbon gas source. And polymer grafting can be effectively performed.

제1, 제2 플라즈마(P1, P2)는 방전에 의하여 발생되는 전자, 이온 및 기체 분자들의 상태에 따라 여러 종류로 분류될 수 있다. 이온 및 기체 분자들은 전자에 비하여 상대적으로 상온에 머무르며. 전자는 온도가 높은 조건인 저온 플라즈마 상태를 형성한다.The first and second plasmas P1 and P2 may be classified into various types according to the states of electron, ion, and gas molecules generated by the discharge. Ionic and gas molecules stay at room temperature relative to electrons. The former forms a low temperature plasma state where the temperature is high.

전자 온도가 기체 분자의 온도보다 높은 상태인 고온 플라즈마에 비하여, 저온 플라즈마인 제1, 제2 플라즈마(P1, P2)는 전자 온도와 기체 분자의 온도가 같은 상태이다.Compared to the high temperature plasma in which the electron temperature is higher than the temperature of the gas molecules, the first and second plasmas P1 and P2, which are low temperature plasmas, have the same temperature of the electron temperature and the gas molecules.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

10 : 가스 공급부 20 : 전원 공급부
30 : 플라즈마 발생기 21 : 양극 단자
22 : 음극 단자 31, 32 : 제1, 제2 전극
C : 간격 G : 갭
P : 유동 통로 P1, P2 : 제1, 제2 플라즈마
T : 대상물
10: gas supply unit 20: power supply unit
30 plasma generator 21 anode terminal
22: negative electrode terminal 31, 32: first, second electrode
C: gap G: gap
P: flow passage P1, P2: first and second plasma
T: Object

Claims (7)

방전가스를 공급하는 가스 공급부;
바이폴라 전압을 공급하는 전원 공급부; 및
상기 전원 공급부에서 제1 전극과 제2 전극에 각각 인가되는 제1 전압과 제2 전압의 차이로 설정되는 제1 전압차에 의한 제1 전기장으로 방전을 일으켜 방전가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생기를 포함하며,
상기 플라즈마 발생기는
상기 제2 전압과 대상물의 표면에 인가되는 제3 전압의 차이로 상기 제2 전극과 상기 대상물의 표면 사이에 설정되는 제2 전압차에 의한 제2 전기장으로 플라즈마를 대상물의 표면으로 유도하는
플라즈마 표면 처리장치.
A gas supply unit supplying a discharge gas;
A power supply for supplying a bipolar voltage; And
A plasma generator generating a plasma from discharge gas by discharging a first electric field by a first voltage difference set by a difference between a first voltage and a second voltage applied to the first electrode and the second electrode, respectively, in the power supply unit; Include,
The plasma generator
Directing plasma to the surface of the object with a second electric field due to a second voltage difference set between the second electrode and the surface of the object at a difference between the second voltage and a third voltage applied to the surface of the object;
Plasma surface treatment device.
제1 항에 있어서,
상기 전원 공급부는,
양의 전압을 가지는 상기 제1 전압을 공급하는 양극 단자와
음의 전압을 가지는 상기 제2 전압을 공급하는 음극 단자
를 포함하는 플라즈마 표면 처리장치.
The method according to claim 1,
The power supply unit,
A positive terminal for supplying the first voltage having a positive voltage;
A negative electrode terminal for supplying the second voltage having a negative voltage
Plasma surface treatment apparatus comprising a.
제2 항에 있어서,
상기 제3 전압은,
상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이의 전압으로 설정되는 플라즈마 표면 처리장치.
The method of claim 2,
The third voltage is,
And a plasma surface treatment apparatus set to a voltage between the first voltage and the second voltage.
제3 항에 있어서,
상기 플라즈마 발생기는,
상기 제1 전극을 상기 양극 단자에 연결하고,
상기 제2 전극을 상기 음극 단자에 연결하며,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은,
플라즈마 가스가 유동하는 유동 통로의 양측에 구비되어 간격을 두고 서로 마주하는
플라즈마 표면 처리장치.
The method of claim 3,
The plasma generator,
Connecting the first electrode to the anode terminal,
Connecting the second electrode to the negative terminal,
The first electrode and the second electrode,
Plasma gas is provided on both sides of the flow passage that flows to face each other at intervals
Plasma surface treatment device.
제4 항에 있어서,
상기 플라즈마 발생기는,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 수용하는 하우징과,
상기 하우징 내에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 덮어 상기 유동 통로를 형성하는 유전층
을 더 포함하는 플라즈마 표면 처리장치.
The method of claim 4, wherein
The plasma generator,
A housing accommodating the first electrode and the second electrode;
A dielectric layer covering the first electrode and the second electrode in the housing to form the flow passage
Plasma surface treatment apparatus further comprising.
플라즈마 발생기의 제1 전극과 제2 전극에 제1 전압과 제2 전압을 각각 인가하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 제1 전압차를 설정하는 제1 단계;
상기 제1 전압차에 의한 제1 전기장으로 방전을 일으켜 공급되는 방전가스로부터 제1 플라즈마를 발생시키는 제2 단계;
상기 제2 전압과 대상물의 표면에 인가되는 제3 전압의 차이로 상기 제2 전극과 상기 대상물의 표면 사이에 제2 전압차를 설정하는 제3 단계; 및
상기 제2 전압차에 의한 제2 전기장으로 제1 플라즈마에서 제어된 제2 플라즈마를 대상물의 표면으로 유도하는 제4 단계
를 포함하는 플라즈마 표면 처리방법.
A first step of setting a first voltage difference between the first electrode and the second electrode by applying a first voltage and a second voltage to the first electrode and the second electrode of the plasma generator, respectively;
A second step of generating a first plasma from a discharge gas supplied by causing a discharge to a first electric field due to the first voltage difference;
A third step of setting a second voltage difference between the second electrode and the surface of the object with a difference between the second voltage and a third voltage applied to the surface of the object; And
A fourth step of inducing a second plasma controlled in the first plasma to the surface of the object with the second electric field caused by the second voltage difference
Plasma surface treatment method comprising a.
제6 항에 있어서,
상기 제1 단계는,
상기 제1 전압으로 양의 전압을 인가하고 상기 제2 전압으로 음의 전압을 인가하며,
상기 제3 단계는,
상기 제3 전압으로 접지하는
플라즈마 표면 처리방법.
The method of claim 6,
The first step,
Applying a positive voltage to the first voltage and a negative voltage to the second voltage,
In the third step,
Grounded to the third voltage
Plasma surface treatment method.
KR1020100131840A 2010-12-21 2010-12-21 Surface treatment device using plasma and surface treatment method using the same KR101085181B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100131840A KR101085181B1 (en) 2010-12-21 2010-12-21 Surface treatment device using plasma and surface treatment method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100131840A KR101085181B1 (en) 2010-12-21 2010-12-21 Surface treatment device using plasma and surface treatment method using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101085181B1 true KR101085181B1 (en) 2011-11-18

Family

ID=45397978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100131840A KR101085181B1 (en) 2010-12-21 2010-12-21 Surface treatment device using plasma and surface treatment method using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101085181B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150126663A (en) * 2013-03-11 2015-11-12 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. An ion source
KR20150138781A (en) * 2014-06-02 2015-12-10 한국기계연구원 Dielectric barrier discharge reactor for high speed surface treatment
CN106426989A (en) * 2016-12-08 2017-02-22 江苏康宏金属软管有限公司 Apparatus for automatically processing surface molecular structure of plastic pipe

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003041372A (en) 2001-08-02 2003-02-13 Konica Corp Method and apparatus for plasma treatment in atmospheric pressure
KR100775789B1 (en) * 2005-07-09 2007-11-13 강방권 Surface coating method for hydrophobic and superhydrophobic treatment in atmospheric prreure plasma
KR100897323B1 (en) 2007-05-30 2009-05-14 한국생산기술연구원 Method for coating thin film on material by Plasma-enhanced chemical vapor deposition and physical vapor deposition
KR100899768B1 (en) 2007-10-08 2009-05-27 주식회사 케이씨텍 Appartus of plasma processing for substrate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003041372A (en) 2001-08-02 2003-02-13 Konica Corp Method and apparatus for plasma treatment in atmospheric pressure
KR100775789B1 (en) * 2005-07-09 2007-11-13 강방권 Surface coating method for hydrophobic and superhydrophobic treatment in atmospheric prreure plasma
KR100897323B1 (en) 2007-05-30 2009-05-14 한국생산기술연구원 Method for coating thin film on material by Plasma-enhanced chemical vapor deposition and physical vapor deposition
KR100899768B1 (en) 2007-10-08 2009-05-27 주식회사 케이씨텍 Appartus of plasma processing for substrate

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150126663A (en) * 2013-03-11 2015-11-12 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. An ion source
KR102185744B1 (en) 2013-03-11 2020-12-03 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크. An ion source
KR20150138781A (en) * 2014-06-02 2015-12-10 한국기계연구원 Dielectric barrier discharge reactor for high speed surface treatment
KR101615704B1 (en) * 2014-06-02 2016-04-27 한국기계연구원 Dielectric barrier discharge reactor for high speed surface treatment
CN106426989A (en) * 2016-12-08 2017-02-22 江苏康宏金属软管有限公司 Apparatus for automatically processing surface molecular structure of plastic pipe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102478896B1 (en) Ion-ion plasma atomic layer etching process and reactor
KR101385678B1 (en) Radical passing device and substrate processing apparatus
US10685813B2 (en) Plasma treatment device with two microwave plasma sources coupled to one another, and method for operating a plasma treatment device of this kind
JP2010541167A5 (en)
US20180090302A1 (en) Plasma equipment for treating powder
US20170178866A1 (en) Apparatus and techniques for time modulated extraction of an ion beam
KR101085181B1 (en) Surface treatment device using plasma and surface treatment method using the same
WO2011064217A8 (en) Method and device for polarizing a dbd electrode
US20130287963A1 (en) Plasma Potential Modulated ION Implantation Apparatus
KR20140108258A (en) Apparatus and method for charge neutralization during processing of a workpiece
KR20200135527A (en) Active gas generator
US20100172808A1 (en) Ion generator
EP2482303A3 (en) Deposition apparatus and methods
JP4871036B2 (en) Static elimination method and static elimination device
JP5686508B2 (en) Static elimination device and static elimination method
KR20090082384A (en) Device for the pre-treatment of substrates
US20150243484A1 (en) Plasma Source
JP2015527188A (en) Powder plasma processing equipment
US20160064191A1 (en) Ion control for a plasma source
KR20110090133A (en) Sputtering apparatus for high efficiency
KR20140142464A (en) Ion beam source
TWI839888B (en) Ion source and ion implantation system
WO2023043042A1 (en) Plasma uniformity control system using multi-pulsing and control method thereof
US20140007813A1 (en) Ion control for a plasma source
CN109767967B (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated 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: 20140917

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150909

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160907

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170907

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190909

Year of fee payment: 9