KR20020096142A - 플라즈마 중합장비용 반응가스 주입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 중합장비용 반응가스주입장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 플라즈마쳄버(30)내로 반응성가스를 보다 균일하게 주입하도록 하고 있다. 이를 위해 본 발명에서는 양단에 공급구(40)가 구비되는 공급덕트(43)에 다수개의 주입구(45)를 형성한다. 그리고 상기 주입구(45)에는 소정 크기의 통공을 가지는 필터(50)를 설치한다. 또한 상기 필터(50)를 통과한 반응성 가스를 상기 플라즈마쳄버(30)로 분무시켜 주기 위해 소정의 직경을 가지는 다수개의 세관(60)을 상기 주입구(45)의 출구에 설치한다. 이와 같은 본 발명에 의하면 반응성가스가 플라즈마쳄버(30)의 내부로 균일하게 공급되는 이점이 있다.

Description

플라즈마 중합장비용 반응가스 주입장치{Gas injection apparatus for plasma system}

본 발명은 플라즈마 중합장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마중합 반응이 일어나는 쳄버 내로 반응가스를 공급하는 플라즈마 중합장비용 반응가스 주입장치에 관한 것이다.

도 1에는 일반적인 연속처리 플라즈마 중합장비의 구성이 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 공급쳄버(1)의 내부에는 롤형상으로 감겨진 시료(3)가 구비되어 아래에서 설명될 플라즈마쳄버(7)로 연속적으로 공급된다. 도면부호 5는 전력공급장치이다.

상기 플라즈마쳄버(7)의 내부에서는 플라즈마 중합에 의해 상기 시료(3)의 표면에 중합물이 증착된다. 이를 위해 상기 플라즈마쳄버(7)의 내부에는 전극(9)이 구비되고, 상기 플라즈마쳄버(7)의 일측에는 그 내부로 반응성가스를 공급하기 위한 반응가스 주입장치(10)가 구비된다.

상기 반응가스 주입장치(10)는 도 2에 그 구성이 잘 도시되어 있다. 상기 반응가스 주입장치(10)는 그 양단에는 각각 공급구(11)가 구비되고, 상기 양측의 공급구(11) 사이에 공급덕트(13)가 구비된다. 상기 공급덕트(13)는 상기 공급구(11)를 통해 공급되는 반응가스가 전달되는 통로이다. 그리고 상기 공급덕트(13)에는 다수개의 주입구(15)가 소정 간격으로 구비된다. 상기 주입구(15)를 통해 상기 플라즈마쳄버(7)의 내부로 상기 공급구(11)를 통해 공급된 반응가스가 주입된다.

상기 플라즈마쳄버(7)에는 그 내부의 압력을 소정의 값으로 유지하기 위한 유확산펌프(17)와 로터리펌프(19)가 연결된다. 그리고 상기 플라즈마쳄버(7)에서플라즈마 중합반응을 마친 시료(3)는 권취쳄버(22)로 전달된다. 상기 권취쳄버(22)에서는 상기 시료(3)가 다시 롤 형상으로 감겨지게 된다. 도면 부호 20은 가스출구이다.

이와 같은 구성을 가지는 연속처리 플라즈마 중합 장비에서는 다음과 같이 반응이 이루어진다. 즉 상기 플라즈마쳄버(7) 내부가 진공으로 유지되면서 상기 반응가스 주입장치(10)를 통해 내부로 반응가스가 주입되고, 유기 모노마를 일정량 주입하여 직류(DC) 또는 고주파(RF)로 방전시킬 때 플라즈마 상태에서 시료(3)에 중합물이 증착되는 것이다. 시료(3)에 증착된 물질의 표면은 유기 모노마의 종류, 직류 전류, 전압, 고주파 전력 및 증착시간에 따라 여러가지 다른 화학적 결합이 이루어진다. 그리고 표면의 강도 변화, 접착, 흡착, 친수성, 소수성 등의 특성을 얻을 수 있다. 일반적으로 금속을 사용한 플라즈마 중합시 친수성의 특성을 얻기 위해서 플라즈마 중합 처리를 수행한다. 이러한 경우 시료의 친수성을 얻기 위해서 반응성 가스가 사용된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

플라즈마 중합반응을 위해서 필요한 요소중의 하나가 반응가스의 균일한 공급이다. 하지만 종래의 반응가스주입장치(10)로는 반응가스를 균일하게 공급할 수가 없다. 즉 상기 공급구(11)와 인접한 주입구(15)로는 가스의 공급이 원활한 반면 공급구(11)와 멀리 떨어진 주입구(15)를 통해서는 상대적으로 공급되는 가스의 양이 적은 문제점이 있다. 그리고 간혹 상기 주입구(15)가 막혀서 전체적으로 균일한 가스공급이 이루어지지 않게 되는 문제점도 발생한다.

상기와 같이 되면 반응가스의 공급이 원활한 부위에서는 플라즈마중합이 원활하지만 반응가스의 공급이 원활하지 않은 부위에서는 시료 표면에 플라즈마중합이 제대로 일어나지 않게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마쳄버 내에서 시료의 표면 전체에 플라즈마 중합반응이 균일하게 일어나도록 반응가스의 공급을 원활하게 하는 것이다.

도 1은 일반적인 연속 처리 플라즈마 중합장비의 구성을 보인 구성도.

도 2는 종래 기술에 의한 반응가스 주입장치의 구성을 보인 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 플라즈마 중합장비용 반응가스 주입장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 구성도.

도 4는 본 발명 실시예의 요부 구성을 보인 단면도.

도 5는 도 4의 A-A'선 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 공급쳄버3: 시료

9: 전극22: 권취쳄버

30: 플라즈마쳄버32: 전극

40,40': 주입구43: 공급덕트

45: 주입구50: 필터

60: 세관

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에서 플라즈마 중합반응이 일어나는 플라즈마쳄버와, 상기 플라즈마쳄버의 내부로 공급되는 반응가스를 공급구를 통해 공급받는 공급덕트와, 상기 공급덕트 내부와 상기 플라즈마쳄버 사이를 연통시키도록 상기 공급덕트에 다수개가 구비되는 주입구와, 상기 주입구의 내부에 설치되어 상기 공급덕트에서 상기 플라즈마쳄버의 내부로 반응가스를 균일하게 분배하여 전달하는 필터부를 포함하여 구성된다.

상기 주입구의 출구에는 소정의 직경을 가지는 다수개의 세관이 설치되어 상기 필터부를 통과한 반응가스를 상기 플라즈마쳄버의 내부로 공급한다.

상기 주입구는 그 입구에 필터부가 구비되고, 상기 필터부를 통과한 출구측에 상기 세관이 구비된다.

상기 세관은 0.01 에서 0.03mm의 직경을 가짐을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 플라즈마 중합장비용 반응가스주입장치에 의하면 플라즈마쳄버 내부로 반응가스를 보다 균일하게 공급할 수 있게 되어 시료의 표면에 중합물의 증착이 보다 균일하게 이루어지는 이점이 있다.

이하 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 플라즈마 중합장비용 반응가스주입장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 종래 기술의 것과 동일한 것은 종래 기술 도면의 부호를 원용하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 플라즈마 중합장비용 반응가스 주입장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 구성도이고, 도 4는 본 발명 실시예의 요부 구성을 보인 단면도이며, 도 5는 도 4의 A-A'선 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 플라즈마쳄버(30)의 내부에서는 플라즈마중합반응이 일어난다. 이를 위해 상기 플라즈마쳄버(30)의 내부에는 직류 또는 고주파의 방전을 위한 전극(32,32')이 구비된다.

그리고 상기 플라즈마쳄버(30)의 일측에는 플라즈마쳄버(30)의 내부로 반응성 가스를 공급하기 위한 구성이 설치된다. 즉 양단에는 반응성 가스의 공급원으로부터 반응성 가스가 전달되는 공급구(40,40')가 구비된다. 상기 양측의 공급구(40,40')와 연결되게 공급덕트(43)가 설치된다. 상기 공급덕트(43)는 상기 공급구(40,40')를 통해 공급된 반응성 가스를 공급받아 전달하는 역할을 한다.

상기 공급덕트(43)에는 상기 플라즈마쳄버(30)의 내부로 반응성가스를 공급하는 다수개의 주입구(45)가 형성되어 있다. 상기 주입구(45)는 상기 공급덕트(43)의 내부와 플라즈마쳄버(30)의 내부를 연통시키는 것으로, 대체로 일정 간격을 두고 형성된다.

한편 상기 주입구(45)의 내부에는 필터(50)가 설치된다. 상기 필터(50)는 상기 공급덕트(43) 내부로 공급되는 반응성 가스의 압력이 각각의 주입구(45)에서 균일하게 되도록 하는 것이다. 이를 위해 상기 필터(50)에는 미세한 통공이 형성된다. 상기 통공은 그 직경이 0.001에서 0.01mm의 값을 가지도록 형성된다. 이와 같이 각각의 주입구(45) 내부에 필터(50)를 설치하는 것은, 상기 주입구(45)의 위치에 상관없이 주입구(45) 입구의 압력이 균일하게 유지되도록 하는 것이다. 다시 말해 상기 공급구(40,40')에서의 위치에 상관없이 전체 주입구(45) 입구에서의 반응성가스의 압력이 균일하게 유지되도록 하는 것이다.

다음으로 상기 주입구(45)의 출구에는 다수개의 세관(60)이 설치된다. 상기 세관(60)은 그 직경이 0.01에서 0.3mm 정도되는 것으로 상기 필터(50)를 통과하여 온 반응성가스가 상기 플라즈마쳄버(30)의 내부로 마치 스프레이를 사용하여 분무하듯이 공급되도록 하는 것이다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 플라즈마 중합장비용 반응가스주입장치의 작용을 설명하기로 한다.

플라즈마중합을 통해 중합물이 표면에 증착되는 시료(3)는 롤 형태로 감겨져서 공급쳄버(1)로부터 공급된다. 상기 시료(3)는 상기 플라즈마쳄버(30)의 내부로 공급된다.

이때, 상기 플라즈마쳄버(30)의 내부는 플라즈마 중합반응이 일어나기에 적합한 환경으로 되어 있다. 그리고 상기 플라즈마쳄버(30)의 내부로는 반응성가스가 공급되어야 한다.

이를 설명하면, 상기 공급구(40,40')를 통해 반응성가스가 상기 공급덕트(43)의 내부로 공급된다. 상기 공급덕트(43)의 내부로 공급된 반응성가스는 상기 주입구(45)에 각각 설치된 필터(50)에 의해 전체 공급덕트(43) 내부에서 균일한 압력을 유지하게 된다.

그리고 상기 반응성가스는 상기 필터(50)의 통공을 통과한다. 이때 상기 필터(50)의 통공을 통해서는 주로 반응성가스만이 통과하므로, 통공이 막히지는 않는다.

상기 필터(50)를 통과한 반응성가스는 상기 세관(60)을 통과하여 상기 플라즈마쳄버(30)의 내부로 분무된다. 상기 세관(60)은 그 직경이 0.01에서 0.3mm정도이므로 상기 세관(60)을 통과한 반응성가스는 상기 플라즈마쳄버(30)의 내부로 균일하게 분무된다.

따라서 상기 세관(60)을 통과하여 분무되는 반응성가스는 시료(3)의 표면에 균일하게 전달되어, 상기 시료(3)의 표면에서 균일한 플라즈마 중합반응이 일어나게 된다.

상기와 같이 플라즈마쳄버(30)내에서 플라즈마 중합반응에 의해 표면에 중합물이 증착된 시료(3)는 권취쳄버(22)로 전달되어 롤형상으로 권취된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 플라즈만 중합장비용 반응가스주입장치는 반응성가스를 공급하는 공급덕트 전체에서 반응성가스의 압력이 균일하게 유지되고, 상기 공급덕트에서 플라즈마쳄버로 균일하게 분무되도록 구성되었다.

따라서 플라즈마쳄버의 내부로 반응성가스가 균일하게 공급되어 시료의 표면에 중합물이 균일하게 증착되어 시료의 전체적인 품질이 균일하게 되는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 내부에서 플라즈마 중합반응이 일어나는 플라즈마쳄버와,

   상기 플라즈마쳄버의 내부로 공급되는 반응가스를 공급구를 통해 공급받는 공급덕트와,

   상기 공급덕트 내부와 상기 플라즈마쳄버 사이를 연통시키도록 상기 공급덕트에 다수개가 구비되는 주입구와,

   상기 주입구의 내부에 설치되어 상기 공급덕트에서 상기 플라즈마쳄버의 내부로 반응가스를 균일하게 분배하여 전달하는 필터부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마 중합장비용 반응가스 주입장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 주입구의 출구에는 소정의 직경을 가지는 다수개의 세관이 설치되어 상기 필터부를 통과한 반응가스를 상기 플라즈마쳄버의 내부로 공급함을 특징으로 하는 플라즈마 중합장비용 반응가스 주입장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 필터부에는 반응가스가 통과하는 통공이 다수개 형성됨을 특징으로 하는 플라즈마 중합장비용 반응가스 주입장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 주입구는 그 입구에 필터부가 구비되고, 상기 필터부를 통과한 출구측에 상기 세관이 구비됨을 특징으로 하는 플라즈마중합장비용 반응가스 주입장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 세관은 0.01 에서 0.03mm의 직경을 가짐을 특징으로 하는 플라즈마 중합장비용 반응가스 주입장치.