KR101957234B1 - 플라즈마 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 모노머 물질과 불활성 가스를 공급받아 기체 플라즈마를 생성하는 플라즈마 젯, 상기 플라즈마 젯의 하부를 둘러싸도록 설치되는 가이드 튜브, 상단 일부가 상기 가이드튜브의 하단 내측에 삽입되고, 상면에 처리대상 시료가 설치되는 블러프 바디를 포함하는 것을 특징으로 한다..
본 발명에 따르면, 대면적 상압 플라즈마 증착 공정을 통해 신규한 폴리머 및 나노 물질의 개발이 가능하고, 건식 공정에서 전자 디바이스, 광학 디바이스, 가스 센서 등에 적용할 수 있는 나노 구조의 폴리머를 합성할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 의하면 상압에서 높은 강도를 갖고 넓은 플라즈마를 생성할 수 있어 상압 환경에서 표면 처리 등에도 유용하게 적용할 수 있는 효과도 있다.

Description

플라즈마 발생장치{Apparatus For Generating Plasma}
본 발명은 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가이드 튜브와 블러프 바디를 이용하여 상압에서 강도 높고 더 넓은 범위의 플라즈마 소스를 제공하여 폴리머 합성이나 표면 처리 성능이 우수한 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.
가스 센서의 활성층(active layer)의 재료로서 폴리아닐린(PANI), 폴리파이롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), PEDOT 등의 나노구조를 갖는 전도성 폴리머 등이 연구되고 있다.
전도성 폴리머는 화학적 방법, 전기화학적 합성, 전기방사, 플라즈마 중합법 등의 다양한 방식으로 합성될 수 있다. 그러나, 대부분의 합성 방법은 100 ~ 600℃의 고온 또는 습식 공정을 통해 합성하는 방식을 취하고 있어 전자 디바이스, 광학 디바이스, 코팅 공정 등에 적용하기에는 어려움이 있다.
또한, 종래 합성방법들에 의해 얻어지는 전도성 폴리머는 일반적으로 무공성의 무정형 또는 다결정질 특성을 갖고 있어 높은 감도를 요구하는 가스 센서 등에는 적용하기 어려운 단점이 있다.
나노 사이즈의 다공성 폴리머를 제조하기 위한 건식 합성방법으로서 상압 플라즈마 젯을 이용하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 종래 상압 플라즈마 젯을 이용한 방법들은 주변 공기가 존재하는 조건에서 생성되는 플라즈마가 낮은 에너지를 갖고, 그에 따라 낮은 분자량, 무정형 상태의 약한 화학적 안정성 등의 낮은 필름 품질을 갖게 된다.
그리고, 종래 전도성 폴리머에 관한 주요 연구는 전도성, 화학 구조, 모폴로지에 집중되어 있다. 그런데, 전도성 폴리머의 전도성은 주변 습도에 의해 큰 영향을 받는다. 따라서, 전도성 폴리머를 차세대 디스플레이 기술, 가스 센서, 분자 전자공학, 광전자공학, 바이오-나노기술 등에서 전도층으로 사용되기 위해서는 습도에 무관한 고밀도 전도성 폴리머를 합성하는 것이 중요하다.
한국등록특허 제1687904호 “중간 챔버가 있는 상압 플라즈마 증착 장치”
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가이드 튜브와 블러프 바디를 이용하여 상압에서 강도 높고 더 넓은 범위의 플라즈마 소스를 제공하여 폴리머 합성이나 표면 처리 성능이 우수한 플라즈마 발생장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 유전율을 갖는 가이드 튜브를 이용하여 상압에서 단결정 폴리머 막을 합성할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상압 플라즈마 젯을 이용한 폴리머 증착 시 요오드 등의 전도성 물질을 in-situ 도핑하여 수분 특성에 거의 변화가 없는 전도성 폴리머를 얻을 수 있도록 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 모노머 물질과 불활성 가스를 공급받아 기체 플라즈마를 생성하는 플라즈마 젯 및 상기 플라즈마 젯의 하부를 둘러싸도록 설치되는 가이드 튜브 및 상단 일부가 상기 가이드튜브의 하단 내측에 삽입되고, 상면에 처리대상 시료가 설치되는 블러프 바디를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치가 제공된다.
여기서, 상기 가이드 튜브는 글래스 튜브인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 모노머 물질 용액의 기화 및 상기 시료 상의 전도성 폴리머 증착 공정 중에 전도성 물질이 불활성 가스에 의해 기화되어 상기 시료에 상기 전도성 물질 도핑이 in-situ로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 전도성 물질은 고체 요오드인 것이 더욱 바람직하다.
아울러, 상기 전도성 물질은 10 ~ 20 SCCM의 불활성 가스 유속 환경에서 기화되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 시료 상에 전도성 폴리머를 증착하는 경우, 상기 블러프 바디는 상기 가이드 튜브 길이의 0.05 ~ 0.15 만큼 상기 가이드 튜브 내부로 삽입되는 것이 보다 바람직하다.
그리고, 상기 시료 상의 표면처리를 하는 경우, 상기 블러프 바디는 상기 가이드 튜브 길이의 0.3 ~ 0.7 만큼 상기 가이드 튜브 내부로 삽입되는 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 대면적 상압 플라즈마 증착 공정을 통해 신규한 폴리머 및 나노 물질의 개발이 가능하고, 건식 공정에서 전자 디바이스, 광학 디바이스, 가스 센서 등에 적용할 수 있는 나노 구조의 폴리머를 합성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 상압에서 높은 강도를 갖고 넓은 플라즈마를 생성할 수 있어 상압 환경에서 표면 처리 등에도 유용하게 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 제 1 실시예에서 뉴클리에이션 영역에서 발생된 플라즈마 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 제 1 실시예에서 측정된 광 방출 스펙트럼 측정 그래프이다.
도 4는 제 1 실시예에 의해 얻어진 나노파티클 박막의 전자현미경 이미지의 평면 및 단면도의 변화를 나타낸 것이다.
도 5는 제 1 실시예에 의해 얻어진 나노파티클 박막의 TEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 6은 제 2 실시예에서 뉴클리에이션 영역에서 발생된 플라즈마 이미지를 나타낸 것이다.
도 7은 제 2 실시예에서 인가된 전압, 총 전류 및 광 강도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 제 2 실시예에서 뉴클리에이션 영역에서 측정한 광 방출 스펙트럼 강도를 나타낸 것이다.
도 9는 제 2 실시예 및 비교예에 의해 얻어진 플라즈마 중합 폴리아닐린 박막의 분자량에 관한 전자현미경 이미지이다.
도 10은 in-situ 도핑과 ex-situ 도핑에서 플라즈마 중합 폴리아닐린 박막의 저항 변화를 나타낸 것이다.
도 11은 제 3 실시예에 따라 블러프 바디를 가이드 튜브에 삽입하는 깊이를 가변하면서 생성되는 플라즈마 이미지를 나타낸 것이다.
도 12는 (a) 인가 전압 및 총 전류, (b) 블러프 바디의 삽입 깊이에 따른 플라즈마 IR 방출 강도 측정 그래프이다.
도 13은 블러프 바디의 삽입 깊이에 따른 플라즈마 중합 피롤의 전자현미경 이미지이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 구성을 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치는 플라즈마 젯(10), 가이드 튜브(20), 블러프 바디(30), 원료 공급부(40) 및 고압 구동부(50)를 포함하여 구성된다.
플라즈마 젯(10)은 원료 공급부(40)로부터 공급된 원료를 이용하여 플라즈마 기체를 발생시키는 것으로, 일측에 고압 구동부(50)가 접속되어 플라즈마 발생을 위한 고전압이 인가된다.
플라즈마 젯(10)은 복수개의 글래스 튜브가 번들 형태로 형성된 것일 수 있다.
가이드 튜브(20)는 하부가 개방된 튜브 형상으로서, 상부는 플라즈마 젯(10)의 하단부를 감싸도록 설치된다. 가이드 튜브(20)의 상단 내부에는 강한 플라즈마 기체가 형성되는 뉴클리에이션 영역(60 : nucleation region)이 형성된다.
가이드 튜브(20)는 플라스틱 또는 글래스 재질일 수 있다. 후술하는 바와 같이, 단결정 특성을 갖는 전도성 폴리머 합성을 위해서는 플라스틱에 비해 높은 유전율을 갖는 글래스 재질이 사용되는 것이 바람직하다.
블러프 바디(30)는 상기 가이드 튜브(20)의 하단에 배치되고, 상단 일부가 상기 가이드 튜브(20)의 내측으로 삽입된다. 블러프 바디(30)의 직경은 가이드 튜브(20) 직경의 1/2 ~ 4/5 의 범위인 것이 바람직하다. 예를 들어 블러프 바디(30)의 직경이 가이드 튜브(20) 직경의 3/4의 값일 수 있다.
블러프 바디(30)의 직경이 가이드 튜브(20) 직경의 1/2 보다 작은 경우에는 가이드 튜브(20) 내부의 뉴클리에이션 영역(60)이 주입되어진 방전 가스 이외에 뉴클리에이션 영역(60)의 외부 기류(산소 및 질소) 유입에 의한 퀸칭 효과(quenching effect)로 인해 충분한 크기의 강한 플라즈마 기체가 형성되기 어렵고, 블러프 바디(30)의 직경이 가이드 튜브(20) 직경의 4/5 보다 큰 경우에는 가이드 튜브(20) 내부에서 외부로 흐르는 하방 기류가 충분히 흐를 수 없게 된다.
원료 공급부(40)는 모노머 용액이 수용되는 원료 용기(41)와, 불활성 가스가 수용된 불활성 가스 용기(42), 유체 흐름 제어를 위한 유량 제어기(43) 및 컨트롤러(44)를 포함하여 구성된다.
원료 용기(41)에는 폴리머 합성을 위한 기초 물질인 모노머 용액이 수용되는 것으로서, 시료(S) 상에 증착할 물질 또는 표면처리를 위한 모노머가 수용된다.
예를 들어, 전도성 폴리머 합성을 위한 모노머로서 아닐린(aniline), 피롤(pyrrole) 등의 물질이 사용될 수 있다.
고압 구동부(50)는 플라즈마 젯(10)에 고전압을 인가하기 위한 것으로서, AC 전원을 공급하는 전원 공급부(52)와 AC 전원으로부터 고전압을 생성하여 플라즈마 젯(10)에 인가하는 구동부(51)를 포함하여 구성된다.
제 1 실시예
제 1 실시예에서는 플라즈마 젯(10)이 내경이 1.5mm, 외경이 3mm인 3개의 글래스 튜브가 상호 중심간의 거리가 3mm 이격되도록 번들 형태로 제작되었고, 가이드 튜브(20)는 유전율이 높은 글래스 재질로서, 반경 20mm, 길이 60mm의 크기로 제작되었으며, 블러프 바디(30)는 PTFE(polytetrafluoroethylene) 재질로서 외경 15mm로 제작되었다.
플라즈마 방전 가스인 불활성 가스로는 순도 99.999%의 아르곤 가스가 1300sccm(standard cubic centimeter per minute)의 유속에서 사용되었고, 액상의 피롤 모노머가 글래스 버블러를 사용하여 기화되고, 기화된 피롤은 아르곤 가스에 의해 130sccm의 유속으로 공급되도록 하였다.
도 2는 제 1 실시예에서 뉴클리에이션 영역에서 발생된 플라즈마 이미지를 나타낸 것이다.
도 2에서 좌측 이미지는 블러프 바디(30)가 가이드 튜브(20) 내부로 삽입되지 않은 경우이고, 우측 이미지는 블러프 바디(30)가 가이드 튜브(20) 내부로 일정 깊이 삽입된 경우이다. 좌측의 경우에는 뉴클리에이션 영역(60)에서 짧은 플라즈마만이 생성되는데 반해, 우측의 경우에는 플라즈마 화염이 강하고 범위가 넓게 형성됨을 알 수 있다.
도 3은 제 1 실시예에서 측정된 광 방출 스펙트럼 측정 그래프이다.
도 3은 뉴클리에이션 영역에서 측정된 300 ~ 880nm 범위의 광 방출 스펙트럼을 나타내는데, 플라즈마 화염 내에 질소, 아르곤 및 탄소질 종류가 존재함을 보여준다. 흥미로운 것은 블러프 바디(30)가 가이드 튜브(20) 내부로 일정 깊이 삽입된 경우 질소 2차 양의 피크(337, 357, 380nm)와 탄소질 피크(CN, 388nm)가 현저하게 증가한다는 것이다.
다양한 질소 피크는 반응성 질소 종류의 농도가 높음을 나타내고, 이것은 고품질 폴리머를 얻는데 중요한 역할을 함을 보여주는 것이다.
도 4는 제 1 실시예에 의해 얻어진 폴리피롤 나노파티클 박막의 전자현미경 이미지의 평면 및 단면도의 변화를 나타낸 것이다. 그림에서 outside는 블러프 바디(30)가 가이드 튜브(20) 내부로 삽입되지 않은 경우이고, inside는 블러프 바디(30)가 가이드 튜브(20) 내부로 일정 깊이 삽입된 경우이며, 시료가 플라스틱인 경우는 평면도로, 유리 기판에 대해서는 단면도로 도시하였다.
outside의 경우에는 나노파티클이나 무정형 상태가 발견되지 않았는데, 이는 뉴클리에이션 영역의 플라즈마 에너지가 낮기 때문이다. 그에 반해 inside의 경우에는 수많은 다공성 상태의 나노파이버와 나노파티클이 일정하고 수직인 네트워크로 상호 연결되어 있는 것이 관측된다. 이것은 본 실시예가 일정한 나노파이버와 나노파티클을 합성하는 것을 의미한다.
본 실시예의 SEM 이미지에서는 일반적인 경우와 달리 포릴머 구조가 불규칙하게 크로스링크된 네트워크가 없이 일정한 네트워크를 가지는 것을 확인할 수 있다.
이러한 결과는 본 발명에 의할 경우 실온에서 증착 속도가 현저하게 증가되고 나노 크기의 폴리머가 신속하게 성장될 수 있음을 보여주는 것이다.
도 5는 제 1 실시예에서 블러프 바디(30)가 가이드 튜브(20) 내부로 일정 깊이 삽입된 상태에서 얻어진 나노파티클 박막의 TEM 이미지를 나타낸 것이다. 도 5에서 a의 폴리 피롤 나노파티클의 선택 영역의 전자 분산 패턴은 단결정 구조를 나타내는 명확한 분산 스팟을 보여준다. 단결정 폴리피롤의 특성은 도 4에 도시된 것처럼 규칙적으로 일정하고 수직의 네트워크에 기여한다. 도 5의 b는 폴리피롤 나노파티클이 EDS(energy dispersiver X-ray spectroscopy) 원소 매핑 및 HAADF-STEM(high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy)에 의해 시각화된 것을 보여준다. EDS와 원소 매핑 결과는 폴리피롤 나노파티클이 배타적으로 C, O, N으로 구성됨을 보여주고, 따라서 본 발명이 폴리머 나노파티클 구조 합성에 다양한 이점을 제공함을 알 수 있다.
제 2 실시예
제 2 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 기본적인 구조는 모노머로서 아닐린이 사용되고 가이드 튜브로서 플라스틱 튜브를 사용한 것 외에는 제 1 실시예와 동일하며, 제 2 실시예에서는 in-situ 로 전도성 물질을 도핑하는 것이 가장 큰 차이점이다.
제 2 실시예에서는 전도성 도핑 물질로서 요오드가 사용되었으며, 고체 요도가 아닐린 용액 기화 및 증착 공정 동안 16 sccm의 유속으로 아르곤 가스에 의해 기화된다.
도 6은 제 2 실시예에서 뉴클리에이션 영역에서 발생된 플라즈마 이미지를 나타낸 것이고, 도 7은 제 2 실시예에서 인가된 전압, 총 전류 및 광 강도를 나타낸 그래프이며, 도 8은 제 2 실시예에서 뉴클리에이션 영역에서 측정한 광 방출 스펙트럼 강도를 나타낸 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, in-situ 요오드 도핑이 이루어진 경우 도핑이 이루어지지 않은 경우와 대비할 때 동일한 전압 및 총 전류가 인가됨에도 불구하고 뉴클리에이션 영역 주위에 더 강도가 높은 플라즈마가 발생하였다.
이는 기화된 활성 요도가 주변 공기로부터 N2 +, N2H+, H2O+, H3O+, O2 +, O+ 등의 다양한 양극성 캐리어를 쉽게 흡수함에 따라 in-situ 요오드 도핑이 높은 강도의 플라즈마 생성을 위해 불순물을 최소화하는데 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다.
도 8의 뉴클리에이션 영역에서 측정한 광 방출 스펙트럼 강도에서 알 수 있는 바와 같이, in-situ 요오드 도핑 시 활성 요오드를 통한 H2O+, H3O+, O2 +, O+의 흡수에 기인하여, 아닐린 모노머의 핵결정화 과정 동안 뉴클리에이션 영역에서의 OH 라디칼(308nm) 피크가 현저하게 증가함을 알 수 있다. 이것은 프라즈마 중합 반응동안 아닐린 모노머의 플라즈마 상태 및 분열이 in-situ 요오드 도핑에 의해 영향을 받는다는 것을 의미한다.
도 9는 제 2 실시예 및 비교예에 의해 얻어진 플라즈마 중합 폴리아닐린 박막의 분자량에 관한 전자현미경 이미지이다.
도핑되지 않은 폴리아닐린 필름은 불규칙적으로 약하게 크로스링크되고 다공이 매우 많은 네트워크를 갖는 나노파티클과 나노파이버로 구성된다. 나노파티클과 나노파이버의 직경은 각각 8-10nm, 10-20nm이다.
ex-situ 도핑 후에, 인접한 나노파이버 간에 없어지거나 합쳐진 나노파티클들이 관측되었다. in-situ 요오드 도핑에서 폴리아닐린의 모폴로지는 요오드 도핑에 의해 영향을 받지 않았다. 같은 증착시간에도 불구하고, in-situ 요오드 도핑을 이용하여 더 높은 농도의 폴리머 네트워크가 얻어졌다.
더 나아가, 겔 침투 크로마토그래피는 in-situ 요오드 도핑된 폴리아닐린 박막이 약 580kDa의 높은 분자량 및 1.0의 우수한 PDI(polydispersity index)를 갖는 고품질을 가짐을 보여준다.
도 10은 노출 시간 변화에 따른 in-situ 도핑과 ex-situ 도핑에서 플라즈마 중합 폴리아닐린 박막의 저항 변화를 나타낸 것이다.
in-situ 요오드 도핑에서 저항값은 1.6 × 105 ~ 1.9 × 105 으로 거의 변화가 없었으며, 이는 ex-situ 요오도 도핑에 비해 주변 환경에 훨씬 안정적임을 나타낸다.
제 3 실시예
제 3 실시예에서는 블러프 바디(30)를 가이드 튜브(20)에 삽입하는 깊이를 가변하면서 생성되는 플라즈마 특성 변화를 관찰하였다. 제 3 실시예에서는 가이드튜브와 블러프 바디(30) 구조 및 모너머 원료는 제 1 실시예와 동일하게 사용하였다.
도 11은 제 3 실시예에 따라 블러프 바디를 가이드 튜브에 삽입하는 깊이를 가변하면서 생성되는 플라즈마 이미지를 나타낸 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 블러프 바디(30)를 가이드 튜브(20) 하단 5mm에 배치한 경우(case 1), 블러프 바디(30)를 가이드 튜브(20)의 하단에 0mm 지점에 배치한 경우(case 2), 5mm 삽입한 경우(case 3), 25mm 삽입한 경우(case 4), 40mm 삽입한 경우(case 5)에 뉴클리에이션 영역(60)에서 생성되는 플라즈마 이미지를 촬영하였다.
앞의 실시예에서 본 바와 같이, case 1과 case 2의 경우에는 짧은 길이의 플라즈마만이 생성되었고, case 3에서는 강한 밝기의 플라즈마가 생성되었다. 그리고, case 4와 5의 경우 더욱 강한 밝기의 플라즈마가 생성됨을 알 수 있다.
도 12는 (a) 인가 전압 및 총 전류, (b) 블러프 바디의 삽입 깊이에 따른 플라즈마 IR 방출 강도 측정 그래프이다.
도 10의 (a)에서 블러프 바디(30)가 플라즈마 영역으로부터 공간적으로 이격되어 있는 경우인 case 1 ~ 3의 경우 상대적으로 전압이 높고, 플라즈마 영역에 가까운 case 4, 5의 경우 전압이 감소하였다.
블러프 바디(30)가 플라즈마 영역에 접할 때(case 5), 가장 전압이 낮으며, 이는 case 5보다 더 높은 전압이 인가될 때 생성된 플라즈마가 아크 플라즈마로 쉽게 전이될 수 있음을 의미한다.
도 12에서 case 3의 경우 광 방출 피크가 좌측으로 쉬프트됨을 주목할 필요가 있다.
case 4와 5의 경우, 낮은 전압에서도 IR 강도가 매우 증가하고, 이러한 급격한 증가는 에너지 충전된 파티클이 플라즈마로부터 시료로 흘러가고, 플라즈마 중합 동안 심각한 플라즈마 데미지를 가져올 수 있다.
도 13은 블러프 바디의 삽입 깊이에 따른 플라즈마 중합 피롤의 전자현미경 이미지이다.
도 13에서, case 3의 경우 많은 나노파이버와 나노파티클이 일정하고 수직방향 네트워크로 결합되어 있음을 알 수 있다.
case 4와 5의 경우에는 많은 나노파이버와 나노파티클이 손상을 입고 녹아버린 것을 알 수 있다.이는 강한 스트리머 방전에 기인한 이온 충격과 열적 손상에 의한 것이다.
제 3 실시예로부터 블러프 바디를 가이드 튜브에 삽입하는 깊이에 따라 플라즈마 특성이 달라지게 됨을 알 수 있다.
블러프 바디(30)가 가이드 튜브(20) 하단과 플라즈마 영역 사이에 위치하는 case 3의 경우에는 기판 표면의 손상이 없으면서도 강도 높은 플라즈마를 생성할 수 있어 단시간에 고품질의 전도성 폴리머 박막을 형성할 수 있는 장점이 있다.
블러프 바디(30)가 가이드 튜브(20) 길이의 0.05 ~ 0.15 만큼 삽입되는 경우가 case 3에 해당하며, 삽입 깊이가 가이드 튜브(20) 길이의 0.05보다 작은 경우에는 충분한 강도의 플라즈마가 발생되지 않고, 삽입 깊이가 가이드 튜브(20) 길이의 0.15를 넘는 경우에는 강한 스트리머성 필라멘터리 방전으로 인해 기판과 플라즈마의 직접적인 접촉으로 인한 기판 표면의 손상이 발생될 수 있다.
블러프 바디(30)가 플라즈마 영역에 근접하거나 접하는 case 4, 5의 경우에는 기판 표면의 손상에 의해 전도성 폴리머 증착용으로는 적합하지 않으나, 표면의 개질을 요하는 표면 처리에는 유용할 수 있다.
블러프 바디(30)가 가이드 튜브(20) 길이의 0.3 ~ 0.7 만큼 상기 가이드 튜브 내부로 삽입되는 경우가 case 4, 5에 해당하며, 삽입 깊이가 가이드 튜브(20) 길이의 0.3보다 작은 경우에는 충분한 표면 개질이 이루어지지 않을 수 있고, 삽입 깊이가 가이드 튜브(20) 길이의 0.7을 넘는 경우에는 플라즈마와 기판사이의 거리가 가까워 뉴클리에이션 영역의 체적이 작아짐에 따라 충분한 플라즈마가 발생하지 않을 수 있는 문제가 있다.
비록 본 발명이 상기 바람직한 실시 예들과 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허 청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
10 : 플라즈마 젯 20 : 가이드 튜브
30 : 블러프 튜브 40 : 원료 공급부
41 : 모노머 용기 42 : 불활성가스 용기
43 : 유량 제어기 44 : 컨트롤러
50 : 고압 구동부 51 : 구동부
52 : 전원 공급부 60 : 뉴클리에이션 영역

Claims (7)

  1. 모노머 물질과 불활성 가스를 공급받아 기체 플라즈마를 생성하는 플라즈마 젯;
    상부가 상기 플라즈마 젯의 하부를 둘러싸도록 설치되고 하부가 개방된 가이드 튜브;
    상기 플라즈마 화염이 강하고 넓게 형성되도록 상단 일부가 상기 가이드튜브의 하단 내측에 삽입되고, 상면에 처리대상 시료가 설치되는 블러프 바디를 포함하며,
    상기 블러프 바디의 직경은,
    상기가이드 튜브 직경의 1/2 보다 크고 상기 가이드 튜브 직경의 4/5 보다 작고,
    상기 가이드 튜브의 내부에서 외부로 기류가 흐를 수 있도록 상기 가이드 튜브와 상기 블러프 바디 사이가 개방됨에 따라 상기 가이드 튜브의 내부는 대기압 상태인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 튜브는 글래스 튜브인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 모노머 물질 용액의 기화 및 상기 시료 상의 전도성 폴리머 증착 공정 중에 전도성 물질이 불활성 가스에 의해 기화되어 상기 시료에 상기 전도성 물질 도핑이 in-situ로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 고체 요오드인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 10 ~ 20 SCCM의 불활성 가스 유속 환경에서 기화되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시료 상에 전도성 폴리머를 증착하는 경우,
    상기 블러프 바디는 상기 가이드 튜브 길이의 0.05 ~ 0.15 만큼 상기 가이드 튜브 내부로 삽입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 시료 상의 표면처리를 하는 경우,
    상기 블러프 바디는 상기 가이드 튜브 길이의 0.3 ~ 0.7 만큼 상기 가이드 튜브 내부로 삽입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
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