KR20010088073A - 플라즈마 중합처리장치의 자외선신호를 이용한 가스 유량자동 조절 시스템 - Google Patents

플라즈마 중합처리장치의 자외선신호를 이용한 가스 유량자동 조절 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 중합처리장치의 UV신호를 이용한 가스 유량 자동 조절 시스템에 관한 것으로, 중합챔버의 한 쪽에 연결관을 통하여 연결되며 중합챔버 내의 가스 유량을 조절하는 유량조절기와, 챔버 내부의 압력을 측정하는 UV센서와, 상기 UV센서로부터 측정된 UV신호를 수신하여 실시간으로 디스플레이하는 UV측정컴퓨터, 및 상기 UV측정컴퓨터에서 실시간으로 디스플레이되는 UV측정값과 기준값을 비교하여 그 차이에 따라 상기 유량조절기를 제어하여 챔버 내의 가스 유량을 결정하는 유량제어시스템으로 구성되는 UV신호를 이용한 가스 유량 자동 조절 시스템을 제공한다. 본 발명에 의하면 챔버 내에 연결되는 UV센서로부터 챔버 내의 압력에 대한 UV신호를 받아들여 실시간으로 압력측정 및 압력제어가 가능하고, 이를 통하여 플라즈마 처리시에 챔버 내부의 압력을 항상 최적의 상태로 유지할 수 있다.

Description

플라즈마 중합처리장치의 자외선신호를 이용한 가스 유량 자동 조절 시스템{SYSTEM FOR AUTO-CONTROLLING GAS FLOW USING UV SIGNAL IN PLASMA POLYMERIZING APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 중합처리장치의 UV신호를 이용한 가스 유량 자동 조절 시스템에 관한 것이다.
플라즈마를 이용하여 금속판 등의 시료 표면을 박막코팅 처리하면 경도, 내마모성 등이 뛰어난 피복층이 형성된다. 피복층이 형성된 제품은 자기디스크, 광디스크, 초경질공구 등으로 사용된다. 또한 강철판 표면에 형성된 도장막에 플라즈마처리를 하면 경질화되고, 내구성, 내식성 등이 뛰어난 도장 강판이 얻어진다. 특히, 시료 표면에 고분자중합처리를 하여 친수성 또는 소수성을 향상시키는 표면개질 효과를 얻을 수 있으며, 이렇게 표면개질된 물질은 다양한 범위에 응용되고 있다.
고분자 중합체를 합성하여 시료표면을 개질시키기 위하여 종래에는 높은 에너지(수십 keV ~ 수MeV)를 이용한 이온주입(ion implantation)이나 이온빔 조사(ion irradiation)방법을 이용하거나, 비교적 낮은 에너지(0 ~ 수keV)의 입자를 생성하는 이온원(ion source)을 이용하는 이온빔 스퍼터링(ion beam sputtering deposition)이나 다중 이온원 증착(multi ion beam deposition) 또는 이온도움 증착(ion assisted deposition)을 이용하여 고분자를 시료표면에 증착하는 방법을 사용하였다.
그러나 이러한 방법은 비교적 높은 에너지와 저진공상태를 요구하기 때문에, 고분자의 합성이 용이하지 않고, 소요되는 비용이 높은 단점이 있었다.
따라서, 낮은 에너지와 저진공상태에서 시료기판위에 고분자 중합체를 형성시킬 수 있는 플라즈마를 이용한 표면처리방법이 개발되었다. 상기 방법에서는, 챔버내에 진공을 인가하고, 합성하고자 하는 물질의 모노머(monomer)들로 된 반응성 가스를 일정량 챔버 내부로 주입한 후, 전력공급장치를 사용하여 직류 또는 고주파로 방전시키면, 그 반응성 가스의 플라즈마가 발생하고, 그 중 소정의 이온들이 시료기판 또는 전극으로 이동하여 그 위에 소정의 고분자 중합체를 합성시킨다. 이때, 반응가스의 종류 및 혼합비율, 직류전류·전압, 고주파전력 또는 증착시간 등에 따라 여러 가지 다양한 화학결합이 이루어져, 표면강도, 접착·흡착, 친수·소수성과 같은 필요한 물성을 가지는 고분자 중합물을 시료표면에 증착시킴으로써, 시료기판의 고유한 성질에는 영향을 주지 않고 시료표면을 개질시킬 수 있다.
도 1에 플라즈마 중합처리장치의 일예를 나타내었다. 중합챔버(1) 내에 시료(2)가 이동하며, 시료의 상, 하면에 대향되어 있는 전극과의 전계에 의해 반응가스는 플라즈마 상태로 시료 표면에 중합물을 형성한다. 한편, 미반응가스는 배기구(4)를 통하여 진공펌프로 유입되는데, 배기구와 진공펌프 사이에는 자동압력조절장치(automatic pressure control, APC)가 설치되어 있다. 이 자동압력제어장치에는 중합챔버 내부의 진공도를 측정하는 진공도측정센서(6)가 연결되어 있다.
기존의 시스템은 플라즈마 처리시에 챔버내의 압력을 0.3Torr로 균일하게 유지하기 위하여 상기의 자동압력제어장치를 사용하여, 진공도측정센서(6)로부터 전달되는 신호에 따라 챔버의 압력을 조절한다. 챔버 내부의 압력은 플라즈마 중합에 큰 영향을 미치는 요소로 압력의 차이에 따라 중합막의 특성이 달라지게 된다. 그러나, 상기의 자동압력제어장치를 사용하는 경우에는 실제로 플라즈마 처리 동안 시료의 처리 상태를 정확하게 파악하기는 어려움이 있다.
따라서 본 발명은 플라즈마 중합처리시 중합챔버 내의 압력을 정밀하게 측정할 수 있는 수단을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 플라즈마 중합처리장치의 일예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예를 도시한 구성도이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
1:중합챔버 2:시료
3:전극 4:배기구
5:자동압력제어장치 6:진공도측정센서
7:진공펌프 11:UV센서
12:유량조절기 13:유량제어시스템
14:UV측정컴퓨터
본 발명은 플라즈마 중합처리장치에 있어서, 중합챔버의 한 쪽에 연결관을 통하여 연결되며 중합챔버 내의 가스 유량을 조절하는 유량조절기(mass flow controller, MFC)와, 챔버 내부의 압력을 측정하는 UV센서와, 상기 UV센서로부터 측정된 UV신호를 수신하여 실시간으로 디스플레이하는 UV측정컴퓨터, 및 상기 UV측정컴퓨터에서 실시간으로 디스플레이되는 UV측정값과 기준값을 비교하여 그 차이에 따라 상기 유량조절기를 제어하여 챔버 내의 가스 유량을 결정하는 유량제어시스템으로 구성되는 UV신호를 이용한 가스 유량 자동 조절 시스템을 제공한다.
본 발명의 특징은 플라즈마 처리시에 시료의 최적의 플라즈마 처리의 유무를 판단하기 위하여 UV스펙트로미터(Spectrometer)를 설치하고 실시간으로 디스플레이하여 챔버 내부의 압력을 판단하는데 있다.
이하, 도면을 참조하며 실시예를 통하여 본 발명의 특징을 구체적으로 설명한다.
도 2에 나타난 본 발명의 일실시예를 살펴보면, 종래의 장치에서 배기구와 진공펌프 사이에 자동압력제어장치가 설치되었던 것과는 달리, 챔버의 한 쪽에 연결관을 통하여 유량조절기(12)가 설치되어 있고, 상기 유량조절기(12)는 다시 유량제어시스템(13)에 연결되며, 유량제어시스템(13)은 UV측정컴퓨터(14)와 연결되어 있다. 또한, 상기 UV측정컴퓨터(14)는 챔버 내부의 압력을 측정하는 UV센서(11)에 연결되어 있다.
이와 같은 시스템에 의한 구체적인 압력 측정을 설명하면, UV센서(11)로부터 전달되는 압력 신호를 UV측정컴퓨터(14)에서 UV 그래프로 실시간 디스플레이한다. 이 때 일정한 파장에서의 UV 피크(peak)가 최적의 상태라고 기준을 정한 값보다 크거나 작으면, UV측정컴퓨터(14)로부터 유량제어시스템(13)이 신호를 받아들여서, 실시간으로 측정되는 UV 피크값이 최적 상태의 값을 나타내도록 유량조절기(12)를 제어하여 챔버 내의 가스 유량을 조절한다. 이와 같은 실시간 압력측정 및 압력제어를 통하여 플라즈마 처리시에 챔버 내부의 압력을 항상 최적의 상태로 유지한다.
본 발명에 의하면 챔버 내에 연결되는 UV센서로부터 챔버 내의 압력에 대한 UV신호를 받아들여 실시간으로 압력측정 및 압력제어가 가능하고, 이를 통하여 플라즈마 처리시에 챔버 내부의 압력을 항상 최적의 상태로 유지할 수 있다.

Claims (1)

  1. 플라즈마 중합처리장치에 있어서,
    중합챔버의 한 쪽에 연결관을 통하여 연결되며 중합챔버 내의 가스 유량을 조절하는 유량조절기(mass flow controller, MFC)와,
    챔버 내부의 압력을 측정하는 UV센서와,
    상기 UV센서로부터 측정된 UV신호를 수신하여 실시간으로 디스플레이하는 UV측정컴퓨터, 및
    상기 UV측정컴퓨터에서 실시간으로 디스플레이되는 UV측정값과 기준값을 비교하여 그 차이에 따라 상기 유량조절기를 제어하여 챔버 내의 가스 유량을 결정하는 유량제어시스템으로 구성되는 플라즈마 중합처리장치의 UV신호를 이용한 가스 유량 자동 조절 시스템.
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