KR102552049B1 - 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치 - Google Patents

플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치에 관한 것으로서, 합성 챔버; 플라즈마를 발생시켜 상기 합성 챔버로 공급하는 플라즈마 생성부; 상기 합성 챔버에 프리커서를 공급하는 프리커서 공급부; 상기 합성 챔버에서 합성된 입자를 포집하는 포집부; 상기 합성 챔버 내에 배치되는 것으로서, 합성된 입자가 증착되며 회전 속도 조절이 가능하게 형성되는 롤러를 구비하는 증착부; 상기 증착부에 증착된 입자를 긁어내는 스크레이퍼; 및 상기 플라즈마 생성부, 상기 프리커서 공급부, 상기 증착부 및 상기 스크레이퍼를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치{Vapor-phase synthesis production device using plasma}
본 발명은 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내구성과 경제성 측면에서 유리한 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치에 관한 것이다.
마이크로웨이브 플라즈마 토치는 점화부에서 발생한 전자와 이온을 마이크로웨이브에 공급하여 대면적의 플라즈마를 생성하는 장치이다.
이러한 마이크로웨이브 플라즈마 토치는 연료 개질, 유해한 반도체 부산물 제거, 합성물질 생산 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.
그런데 마이크로웨이브 플라즈마 토치는 초기 점화부가 없이는 플라즈마 생성이 되지 않는 문제점을 가지고 있어, 전도성 와이어(전극)를 방전관 내에 삽입하여 마이크로웨이브의 전기적 힘에 의해 전도성 와이어의 초기전자를 유도함으로써 플라즈마 점화를 수행하고 있다.
그러나 플라즈마 생성 후 방전관 내에서 전도성 와이어를 제거하지 않으면 전도성 와이어가 플라즈마에 노출되어 손상되며, 손상된 전도성 와이어는 교체해주어야 한다. 플라즈마 생성 후 전도성 와이어를 방전관 내에서 제거하기 위해서는 전도성 와이어를 피스톤에 의해 이동시키는 방법을 사용할 수 있는데, 특히 진공 상태에서는 전도성 와이어의 이동을 위해 고가의 장치가 필요하고 시스템의 크기 및 무게가 증가하게 되는 문제가 있다.
한편, 마이크로웨이브 플라즈마 토치를 이용하여 나노 스케일의 입자를 합성하는 경우, 입자의 사용 용도에 따라서 입자의 크기를 다양하게 합성하여야할 필요성이 있다.
KR 10-2016-0066599 A
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 내구성과 유지관리 측면에서 유리하고 다양한 크기의 나노입자를 합성하는 것이 가능한 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 합성 챔버; 플라즈마를 발생시켜 상기 합성 챔버로 공급하는 플라즈마 생성부; 상기 합성 챔버에 프리커서를 공급하는 프리커서 공급부; 상기 합성 챔버에서 합성된 입자를 포집하는 포집부; 상기 합성 챔버 내에 배치되는 것으로서, 합성된 입자가 증착되며 회전 속도 조절이 가능하게 형성되는 롤러를 구비하는 증착부; 상기 증착부에 증착된 입자를 긁어내는 스크레이퍼; 및 상기 플라즈마 생성부, 상기 프리커서 공급부, 상기 증착부 및 상기 스크레이퍼를 제어하는 제어부;를 포함하는 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치에 의해 달성된다.
상기 증착부는, 표면의 온도 조절이 가능하게 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치는, 상기 합성 챔버의 압력을 낮추어주는 펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 펌프는, 합성 챔버 내의 압력을 0.1 ~ 100 torr로 유지시킬 수 있다.
상기 플라즈마 생성부는, 마이크로파 발생수단; 상기 마이크로파 발생수단으로부터 마이크로파가 입력되는 도파관; 일단부가 상기 도파관을 관통하여 상기 합성 챔버에 연결되며, 마이크로파가 유입 가능하게 형성되는 방전관; 상기 방전관의 타단부에 위치하는 그라운드 전극; 상기 방전관의 타단부 내에 삽입되며, 상기 그라운드 전극으로부터 이격되어 형성되는 고전압 전극; 상기 그라운드 전극과 상기 고전압 전극 사이에 배치되며 유전체 재질로 이루어지는 유전체부; 상기 고전압 전극에 교류 고전압을 인가하는 고전압 인가부; 및 상기 방전관의 타단부 내에 플라즈마 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급부;를 포함할 수 있다.
상기 고전압 전극과 상기 유전체부는 관 형상으로 이루어지며, 상기 고전압 전극은 상기 유전체부 내에 삽입될 수 있다.
상기 소스 가스 공급부는, 상기 고전압 전극 내에 플라즈마 소스 가스를 공급할 수 있다.
상기 플라즈마 생성부는, 상기 방전관의 타단부를 감싸는 상태로 일단부가 상기 도파관에 고정되는 보호관을 더 포함하고, 상기 고전압 전극과 상기 유전체부는 상기 보호관의 타단부에 탈착 가능하게 결합할 수 있다.
상기 플라즈마 생성부는, 상기 유전체부를 감싸는 홀더, 및 상기 홀더를 상기 보호관의 타단부에 탈착 가능하게 고정하는 체결부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치는, 상기 합성 챔버 내의 플라즈마를 감지하는 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 센서에 의해 플라즈마가 감지되지 않으면 상기 제어부는 상기 고전압 인가부가 고전압을 인가하도록 제어하고, 상기 센서에 의해 플라즈마가 감지되면 상기 제어부는 상기 고전압 인가부가 고전압을 인가하지 않도록 제어할 수 있다.
상기 프리커서 공급부는, 프리커서로서 SiCl4를 공급하고, 상기 소스 가스 공급부는, 플라즈마 소스 가스로서 O2와 H2 를 공급할 수 있다.
본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치는 다양한 크기와 특성을 가지는 입자를 합성할 수 있으며, 합성된 입자를 용이하게 수거할 수 있다.
그리고 플라즈마 생성기가 대면적의 플라즈마를 합성 챔버 내에 공급할 수 있으므로, 입자 합성의 효율이 높다.
또한, 플라즈마 생성부를 구성하는 고전압 전극의 손상 가능성이 적고 고전압 전극 등을 쉽게 교체할 수 있기 때문에 기상합성 생산장치의 유지관리가 용이하다.
그리고 센서에 의하여 합성 챔버 내에서 합성 반응이 지속될 수 있으며, 합성 챔버 내의 조건이 크게 변동되지 않아 균질한 입자를 합성하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 의한 기상합성 생산장치를 구성하는 플라즈마 생성부의 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 기상합성 생산장치를 구성하는 플라즈마 생성부의 일부분을 확대한 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참고하여 자세하게 설명하도록 한다.
도 1에는 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치(1)의 개략적인 구성도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 의한 기상합성 생산장치(1)를 구성하는 플라즈마 생성부(10)의 단면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 상기 플라즈마 생성부(10)의 일부분을 확대한 단면도가 도시되어 있다.
본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치(1)는 크게, 합성 챔버(20), 플라즈마 생성부(10), 프리커서 공급부(60), 포집부(70), 증착부(80), 스크레이퍼(90) 및 제어부(30)를 포함하여 이루어진다.
합성 챔버(20)는 기상합성이 이루어지는 공간을 형성하는 것으로서, 합성 챔버(20)의 벽면에는 본 발명의 기상합성 생산장치(1)를 이루는 다른 구성과의 연결을 위한 연결 구멍이 다수 개 형성될 수 있다. 합성 챔버(20)의 바닥 부분은 깔때기 형상으로 이루어질 수 있다.
플라즈마 생성부(10)는 플라즈마를 발생시켜 합성 챔버(20)로 공급한다. 플라즈마 생성부(10)의 각 구성에 대해서는 아래에서 보다 자세하게 설명하기로 한다.
프리커서 공급부(60)는 합성 챔버(20)에 기상합성을 위한 프리커서를 공급한다. 프리커서 공급부(60)는 플라즈마 생성부(10)가 생성하는 플라즈마의 상류측에 프리커서를 공급할 수 있으며, 이를 위해 합성 챔버(20)와 플라즈마 생성부(10)를 연결하는 연결관(P)에 프리커서 공급부(60)의 공급라인이 연결될 수 있다. 프리커서는 합성 물질이 무엇인지에 따라 달라질 수 있다.
포집부(70)는 프리커서가 플라즈마와 반응하여 합성된 입자를 포집한다. 포집부(70)는 예를 들어, 합성 챔버(20)에서 깔때기 형상 부분의 하부로 형성되어, 깔때기 형상 부분에서 모여 하부로 배출되는 입자를 포집할 수 있다.
증착부(80)는 합성 챔버(20) 내에 배치되는 것으로서, 증착부(80)의 표면에는 합성된 입자가 증착된다. 증착부(80)는 입자의 증착을 위해 표면적이 넓게 형성될 수 있으며, 플라즈마의 하류측에 인접하여 위치할 수 있다.
스크레이퍼(90)는 증착부(80)에 증착된 입자를 긁어내는 역할을 한다. 스크레이퍼(90)는 예를 들어, 길고 얇은 날 형태로 형성되어 증착부(80)의 표면에 대해 이동함으로써 증착부(80)에 증착된 입자를 이탈시킬 수 있다.
이러한 증착부(80)와 스크레이퍼(90)에 의해, 합성된 입자가 증착되는 특징을 가지는 경우에도 입자를 용이하게 수거하고, 입자의 수거를 위해 합성 공정을 중단할 필요 없이 지속할 수 있다.
증착부(80)는 회전 가능하게 형성되는 롤러(81)를 구비할 수 있다. 이때, 합성 챔버(20)의 외부에는 모터(82)가 구비되고, 모터(82)의 회전축은 합성 챔버(20)의 벽을 관통하는 연결축(83)을 통해 롤러(81)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 모터(82)에 의해 롤러(81)가 회전할 수 있다.
롤러(81)는 회전하여 롤러(81)의 표면 전체에서 플라즈마의 영향을 고르게 받을 수 있도록 하고, 이에 따라 롤러(81) 표면 전체에서 입자가 고르게 발달할 수 있게 된다.
롤러(81)는 회전 속도 조절이 가능하게 형성될 수 있다.
롤러(81)의 회전 속도가 조절되는 경우, 롤러(81) 표면의 각 부분에서 플라즈마의 영향을 받는 시간의 길이가 조절될 수 있고, 결과적으로 입자가 발달하는 시간의 길이가 조절되어 입자의 크기를 조절할 수 있다.
이에 따라, 입자의 사용 용도에 따라 롤러(81)의 회전 속도 조절을 통해 다양한 크기의 입자를 생산할 수 있다.
스크레이퍼(90)는 롤러(81) 표면에서 입자가 원하는 크기로 발달할 때까지 롤러(81)의 표면으로부터 이격되어 위치할 수 있다. 이를 위해, 스크레이퍼(90)는 롤러(81)와의 간격이 조절되도록 형성될 수 있다.
제어부(30)는 플라즈마 생성부(10), 프리커서 공급부(60), 증착부(80) 및 스크레이퍼(90)를 제어한다. 즉, 플라즈마와 프리커서의 공급 여부, 공급량을 제어하여 적절하게 기상합성이 이루어질 수 있도록 하며, 롤러(81)의 회전 속도와 스크레이퍼(90)의 롤러(81)에 대한 간격을 조절하여 다양한 크기의 입자를 생산할 수 있도록 한다. 제어부(30)는 또한 아래에서 설명할 펌프(50)를 제어할 수 있다.
증착부(80)는 표면의 온도 조절이 가능하게 형성될 수 있다.
증착부(80)의 표면 온도가 조절되면 입자의 발달 속도가 조절될 수 있고, 입자의 발달 속도에 따라 입자의 특성이 달라질 수 있다.
증착부(80)는 예를 들어, 롤러(81)의 단면 내에 열선, 냉각유로 등을 구비하여 표면 온도를 조절할 수 있다.
본 발명에 의한 기상합성 생산장치(1)는 합성 챔버(20)의 압력을 낮추어주는 펌프(50)를 더 포함할 수 있다.
펌프(50)는 합성 챔버(20)를 진공 상태로 만들어 플라즈마 생성부(10)가 플라즈마를 원활하게 생성하도록 할 수 있고, 합성 챔버(20)에서의 합성을 위한 반응에 따라 합성 챔버(20) 내부를 적당한 진공도로 만들어줄 수 있다.
펌프(50)는 예를 들어, 합성 챔버(20) 내의 압력을 0.1 ~ 100 torr로 유지시킬 수 있다.
펌프(50)와 합성 챔버(20) 사이에는 집진 필터(F)가 구비되어, 합성 챔버(20)에서 합성된 입자가 펌프(50)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
위에서 기재한 바와 같이, 플라즈마 생성부(10)에 대해 보다 자세하게 설명한다.
플라즈마 생성부(10)는 마이크로파 발생수단(100), 도파관(200), 방전관(300), 그라운드 전극(400), 고전압 전극(500), 유전체부(600), 고전압 인가부(700) 및 소스 가스 공급부(800)를 포함하여 이루어져, 초기 이온(플라즈마)에 마이크로파를 공급함으로써 대면적의 플라즈마를 생성할 수 있다.
플라즈마 생성부(10)의 마이크로파 발생수단(100)은 마이크로파를 발생시키는 역할을 하는 것으로서, 마그네트론, 순환기, 방향성 결합기 및 스터브 튜너 등 마이크로파를 발생시키기 위한 공지의 구성을 포함할 수 있다.
도파관(200)은 마이크로파 발생수단(100)으로부터 마이크로파가 입력된다. 도파관(200)은 전도체 재질로 이루어지며, 단면이 납작한 사각형으로 이루어질 수 있다. 도파관(200)의 폭은 방전관(300) 방향으로 갈수록 줄어들 수 있다.
방전관(300)은 일단부가 도파관(200)을 수직하게 관통하여 합성 챔버(20)에 연결되며, 마이크로파가 유입 가능한 재질로 이루어진다. 방전관(300)은 예를 들어 쿼츠 재질로 이루어질 수 있다. 방전관(300)은 합성 챔버(20)와 연결관(P)을 통해 연결될 수 있다.
그라운드 전극(400)은 방전관(300)의 타단부에 위치하고, 고전압 전극(500)와 유전체부(600)는 적어도 일부분이 방전관(300)의 타단부 내에 배치된다. 그라운드 전극(400) 또한 방전관(300)의 타단부 내부에 위치할 수 있다. 그라운드 전극(400)과 고전압 전극(500)은 서로 이격되어 배치되며, 그 사이에 유전체부(600)가 위치한다. 유전체부(600)는 쿼츠, 알루미나, 세라믹 등의 유전체 재질로 이루어진다.
고전압 인가부(700)는 고전압 전극(500)에 교류 고전압을 인가한다.
그리고 소스 가스 공급부(800)는 방전관(300)의 타단부 내에 플라즈마 소스 가스를 공급한다.
위와 같은 플라즈마 생성부(10)는 고전압 전극(500)에 교류 고전압이 인가되어 극의 방향이 계속해서 반전되므로 전체부(600) 구성 입자들의 유전분극이 유도되어 고전압 전극(500)에 지속적으로 전자가 공급됨으로써 방전관(300) 내의 자유 전자가 가속되고, 가속된 자유 전자가 플라즈마 소스 가스를 이온화시키게 된다. 그리고 이온화된 가스에 마이크로파가 공급되면 대면적의 플라즈마가 발생하게 된다.
제어부(30)는 위와 같은 플라즈마 생성부(10)를 아래와 같이 제어한다. 즉, 동작 초기에는 고전압 인가부(700)가 고전압 전극(500)에 교류 고전압을 인가하고 소스 가스 공급부(800)가 플라즈마 소스 가스를 공급하도록 제어하여 초기 이온을 발생시키며, 마이크로파 발생수단(100)이 마이크로파를 발생시키도록 제어하여 대면적의 플라즈마를 발생시킨다. 그리고 대면적의 플라즈마 발생한 후에는 고전압 인가부(700)로 자유 전자를 가속시키지 않더라도 플라즈마가 유지될 수 있으므로 고전압 인가부(700)의 동작이 중단되도록 제어한다.
가속된 자유 전자에 의한 플라즈마 소스 가스의 이온화는 대기압, 상온 하에서도 이루어질 수 있기 때문에 대면적의 플라즈마를 원활하게 발생시키는 것이 가능하다.
그리고 초기 이온의 발생부와 대면적 플라즈마의 발생부 사이에 간격이 있기 때문에 고전압 전극(500)에 대면적 플라즈마에 의한 손상이 발생할 가능성이 없고, 혹여나 손상이 발생한 경우에도 고전압 전극(500) 등이 도파관(200)이나 방전관(300)의 일단부에서 이격된 방전관(300)의 타단부 내에 위치하므로 고전압 전극(500) 등을 쉽게 교체하는 것이 가능하다.
이러한 플라즈마 생성부(10)를 포함하는 본 발명의 기상합성 생산장치(1)는 플라즈마 생성부(10)가 대면적의 플라즈마를 합성 챔버(20) 내에 공급할 수 있으므로, 입자 합성의 효율이 높다.
그리고 플라즈마 생성부(10)를 구성하는 고전압 전극(500)의 손상 가능성이 적고 고전압 전극(500) 등을 쉽게 교체할 수 있기 때문에 기상합성 생산장치(1)의 유지관리가 용이하다.
플라즈마 생성부(10)의 고전압 전극(500)과 유전체부(600)는 관 형상으로 이루어지고, 고전압 전극(500)은 유전체부(600) 내에 삽입될 수 있다. 그리고 그라운드 전극(400)은 유전체부(600)의 외부로 위치할 수 있다.
이 경우, 고전압 전극(500)을 둘러싸는 유전체부(600)에 의해 고전압 전극(500)과 그라운드 전극(400) 사이가 확실하게 절연될 수 있고, 따라서 플라즈마 소스 가스를 확실하게 이온화시킬 수 있다.
고전압 전극(500)이 관 형상으로 이루어지는 경우, 소스 가스 공급부(800)는 고전압 전극(500) 내에 플라즈마 소스 가스를 공급할 수 있다. 고전압 전극(500) 내에 공급되는 플라즈마 소스 가스는 고전압 전극(500) 내에 위치하는 가속된 자유 전자와 충돌할 가능성이 높아 보다 효과적으로 이온화될 수 있다.
플라즈마 생성부(10)는 보호관(910)을 더 포함할 수 있다.
보호관(910)은 방전관(300)의 타단부를 감싸는 상태로 일단부가 도파관(200)에 고정된다. 이러한 보호관(910)은 쿼츠 등의 재질로 이루어지는 방전관(300)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
고전압 전극(500)과 유전체부(600)는 보호관(910)의 타단부에 탈착 가능하게 결합할 수 있다.
이에 따라, 고전압 전극(500)에 손상이 발생한 경우에 쉽게 고전압 전극(500)을 교체하는 것이 가능하다. 그리고 유전체부(600) 또한 쿼츠 등의 재질로 이루어져 쉽게 파손될 수 있는데, 파손시 유전체부(600)를 쉽게 교체할 수 있다.
보다 구체적으로, 플라즈마 생성부(10)는 홀더(920)와 체결부(930)에 의해 고전압 전극(500)과 유전체부(600)를 보호관(910)의 타단부에 탈착 가능하게 결합시킬 수 있다.
홀더(920)는 유전체부(600)를 감싸도록 형성되는 것으로서, 중심에 유전체부(600)가 통과하는 통과홀이 형성되어 유전체부(600)를 홀딩할 수 있다.
체결부(930)는 홀더(920)를 보호관(910)의 타단부에 탈착 가능하게 고정한다. 체결부(930)는 전체적인 형상이 짧은 관 형상으로 이루어지며, 일단부의 내주면 직경은 보호관(910)의 직경에 맞추어 형성되고 타단부의 내주면 직경은 홀더(920)의 직경에 맞추어 형성된다. 체결부(930)의 일단부를 보호관(910)에 끼우고 체결부(930)의 타단부에 홀더(920)를 삽입하면 홀더(920)를 보호관(910)에 고정할 수 있다. 체결부(930)와 보호관(910) 사이, 그리고 체결부(930)와 홀더(920) 사이에는 탄성적인 재질의 오링이 삽입되어 각 구성들의 결합을 밀실하게 할 수 있다.
이러한 홀더(920)와 체결부(930)에 의해서는 홀더(920)를 보호관(910)에 고정시키는 것만으로 고전압 전극(500)과 유전체부(600)를 방전관(300)의 타단부 내에 정위치시키는 것이 가능하다.
보호관(910)은 그라운드 전극의 역할을 할 수도 있다.
본 발명에 의한 기상합성 생산장치(1)는 센서(40)를 더 포함할 수 있다.
센서(40)는 합성 챔버(20) 내의 플라즈마를 감지하는 역할을 한다. 센서(40)의 센싱값은 제어부(30)로 전송되어 제어부(30)가 플라즈마 생성부(10)를 제어할 수 있도록 한다. 센서(40)는 예를 들어, 빛 감지 센서로서, 플라즈마에서 발생하는 빛을 감지하여 플라즈마를 감지할 수 있다.
대면적의 플라즈마를 발생시킨 후, 임피던스가 매칭되지 않거나 플라즈마 소스 가스가 변동되는 등의 현상에 의해 플라즈마가 유지되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
기상합성 생산장치(1)가 동작하는 중에 센서(40)에서 합성 챔버(20) 내의 플라즈마가 유지되지 않는 것을 감지하면 제어부(30)는 고전압 인가부(700)가 교류 고전압을 다시 인가하도록 제어한다. 이에 의해, 다시 초기 이온을 발생시켜 대면적 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
그리고 다시 센서(40)에서 합성 챔버(20) 내의 플라즈마가 발생한 것을 감지하면 제어부(30)는 고전압 인가부(700)가 교류 고전압을 다시 인가지 않도록 제어한다.
이러한 센서(40)에 의하여 합성 챔버(20) 내에서 합성 반응이 지속될 수 있으며, 합성 챔버(20) 내의 조건이 크게 변동되지 않아 균질한 입자를 합성하는 것이 가능하다.
본 발명에 의한 기상합성 생산장치(1)는 예시적으로 아래와 같은 프리커서와 플라즈마를 이용해 입자를 생산할 수 있다.
즉, 프리커서 공급부(60)는 프리커서로서 SiCl4를 공급하고, 소스 가스 공급부는 플라즈마 소스 가스로서 O2와 H2 를 공급하여 산소 이온과 수소 이온을 포함하는 플라즈마를 생성할 수 있다.
이 경우, 합성 챔버(20) 내에서는 아래와 같은 반응이 발생할 수 있다.
SiCl4 + (O2 플라즈마, H2 플라즈마) → SiOx + HCl
합성된 SiOx는 입자 형태로 합성되어 포집부(70)에서 포집할 수 있으며, 이차전지의 음극제로 사용할 수 있다.
HCl은 스크러버와 같은 공지된 포집 수단을 이용해 포집할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
1 : 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치
10 : 플라즈마 생성부
20 : 합성 챔버
30 : 제어부
40 : 센서
50 : 펌프
60 : 프리커서 공급부
70 : 포집부
80 : 증착부
81 : 롤러
90 : 스크레이퍼
100 : 마이크로파 발생수단
200 : 도파관
300 : 방전관
400 : 그라운드 전극
500 : 고전압 전극
600 : 유전체부
700 : 고전압 인가부
800 : 소스 가스 공급부
910 : 보호관
920 : 홀더
930 : 체결부

Claims (12)

  1. 합성 챔버;
    플라즈마를 발생시켜 상기 합성 챔버로 공급하는 플라즈마 생성부;
    상기 합성 챔버에 프리커서를 공급하는 프리커서 공급부;
    상기 합성 챔버 내에 배치되는 것으로서, 합성된 입자가 증착되며 회전 속도 조절이 가능하게 형성되는 롤러를 구비하는 증착부;
    상기 증착부에 증착된 입자를 긁어내는 스크레이퍼;
    상기 스크레이퍼에 의해 이탈되어 상기 합성 챔버의 하부로 배출되는 입자를 포집하는 포집부; 및
    상기 플라즈마 생성부, 상기 프리커서 공급부, 상기 증착부 및 상기 스크레이퍼를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 플라즈마 생성부는,
    마이크로파 발생수단;
    상기 마이크로파 발생수단으로부터 마이크로파가 입력되는 도파관;
    일단부가 상기 도파관을 관통하여 상기 합성 챔버에 연결되며, 마이크로파가 유입 가능하게 형성되는 방전관;
    상기 방전관의 타단부에 위치하는 그라운드 전극;
    상기 방전관의 타단부 내에 삽입되며, 상기 그라운드 전극으로부터 이격되어 형성되는 고전압 전극;
    상기 그라운드 전극과 상기 고전압 전극 사이에 배치되며 유전체 재질로 이루어지는 유전체부;
    상기 고전압 전극에 교류 고전압을 인가하는 고전압 인가부; 및
    상기 방전관의 타단부 내에 플라즈마 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급부;를 포함하고,
    상기 플라즈마 생성부는, 상기 방전관의 타단부를 감싸는 상태로 일단부가 상기 도파관에 고정되는 보호관을 더 포함하는 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증착부는, 표면의 온도 조절이 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 합성 챔버의 압력을 낮추어주는 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 펌프는, 합성 챔버 내의 압력을 0.1 ~ 100 torr로 유지시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 전극과 상기 유전체부는 관 형상으로 이루어지며,
    상기 고전압 전극은 상기 유전체부 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소스 가스 공급부는, 상기 고전압 전극 내에 플라즈마 소스 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 고전압 전극과 상기 유전체부는 상기 보호관의 타단부에 탈착 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성부는,
    상기 유전체부를 감싸는 홀더, 및
    상기 홀더를 상기 보호관의 타단부에 탈착 가능하게 고정하는 체결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 합성 챔버 내의 플라즈마를 감지하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센서에 의해 플라즈마가 감지되지 않으면 상기 제어부는 상기 고전압 인가부가 고전압을 인가하도록 제어하고,
    상기 센서에 의해 플라즈마가 감지되면 상기 제어부는 상기 고전압 인가부가 고전압을 인가하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 프리커서 공급부는, 프리커서로서 SiCl4를 공급하고,
    상기 소스 가스 공급부는, 플라즈마 소스 가스로서 O2와 H2 를 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치.
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