KR20020096146A - 플라즈마 중합장비용 전극장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 중합장비용 전극장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 플라즈마 쳄버(7)의 내부에 전극(30)을 설치함에 있어서 전극지지대(40)를 사용하고 상기 전극(30)의 양단에 각각 쉴드(50)를 설치한다. 상기 쉴드(50)는 그 단부가 시료(3)의 단부와 소정의 폭(b)을 가지도록 된다. 그리고 상기 쉴드(50)에는 보조쉴드(54)를 설치할 수도 있다. 상기 보조쉴드(54)는 상기 쉴드(50)에 대해 이동되면서 상기 폭(b)을 조절할 수 있다. 이와 같이 쉴드(50)와 보조쉴드(54)를 사용함에 의해 시료(3) 전체의 전류밀도를 균일하게 조절할 수 있고, 다양한 폭을 가지는 시료(3)를 하나의 전극장치를 사용하여 작업할 수 있게 된다.

Description

플라즈마 중합장비용 전극장치{Cathode apparatus for plasma system}

본 발명은 플라즈마 중합장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마중합 반응이 일어나는 플라즈마 중합장비용 플라즈마쳄버장치에 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 증착되는 플라즈마공정이 진행된다. 이를 위해 상기 플라즈마쳄버(7)의 내부에는 전극(9)이 구비된다. 상기 전극(9)은 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 그 양단이 전극지지부(9')에 의해 지지된다. 그리고 상기 전극(9)의 내측에 전극의 양단과 소정 폭(a)의 간격을 두고 시료(3)가 전극(9) 사이를 통과하게 된다.

한편, 상기 플라즈마쳄버(7)의 일측에는 그 내부로 반응성가스를 공급하기 위한 반응가스 주입장치(10)가 구비된다. 그리고 상기 플라즈마쳄버(7)에는 그 내부의 압력을 소정의 값으로 유지하기 위한 유확산펌프(17)와 로터리펌프(19)가 연결된다. 상기 플라즈마쳄버(7)에서 플라즈마 중합반응을 마친 시료(3)는 권취쳄버(22)로 전달되고, 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 방전시켜 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.

즉, 상기 플라즈마쳄버(7) 내부에서 플라즈마 중합이 진행될 때, 도 3에 A영역으로 도시된 바와 같이, 상기 시료(3)의 양 끝부분에는 전류밀도가 집중되고 상대적으로 에너지가 약하게 되어, 중합이 제대로 되지 않은 파우더가 형성된다. 상기 파우더가 시료(3)의 양단부에 발생하게 되면, 상기 시료(3)를 가공하기 위한 다음의 공정에서 파우더가 누적되어 펀치가 파손되거나, 금형의 펀치와 다이 등의 사이에 파우더가 끼어 문제가 발생된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 상기 시료(3)의 단부와 전극(9) 사이의폭(a)을 0에서 100mm 정도가 되게 한다. 하지만 시료(3)의 폭이 더 작아지는 경우에 동일 전극(9)을 사용하면 상기 폭(a)이 달라져 시료(3) 양단부의 전류밀도가 높아져 시료(3)의 양단에 파우더가 많이 발생하게 된다. 따라서 종래에는 처리되는 시료(3)의 폭에 따라 전극(9)의 폭을 다양하게 변경하여야 하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다양한 폭의 시료를 처리할 수 있도록 구성된 플라즈마쳄버를 제공하는 것이다.

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

도 2는 종래 기술에 의한 플라즈마쳄버 내부의 전극과 시료 사이의 관계를 보인 개략평면도.

도 3은 종래 기술에서 시료의 양단에 전류밀도가 집중되는 것을 보인 설명도.

도 4는 본 발명에 의한 플라즈마 중합장비용 전극장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 개략단면도.

도 5는 본 발명 실시예에서 전극, 쉴드 및 시료 사이의 관계를 보인 평면도.

도 6은 본 발명 실시예에서 전극에서 시료에 가해지는 전류의 분포를 보인 설명도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예의 쉴드를 보인 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 공급쳄버3: 시료

7: 플라즈마쳄버30: 전극

40: 전극지지대50: 쉴드

54: 보조쉴드

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 플라즈마 중합반응이 일어나는 플라즈마쳄버의 내부에 설치되어 시료에의 플라즈마중합을 위해 방전하는 전극과, 상기 플라즈마쳄버의 내부에서 상기 전극의 양단을 소정위치에 지지하는 전극지지대와, 상기 전극의 양단을 소정 폭만큼 차폐하여 시료의 양단부에 전류가 집중되는 것을 차단하는 쉴드를 포함하여 구성된다.

상기 시료의 단부와 상기 쉴드의 단부 사이의 폭은 0에서 70mm 사이의 값을 가진다.

상기 쉴드에는 보조쉴드가 위치조절가능하게 설치되어 상기 시료의 단부와 보조쉴드 사이의 폭을 조절함을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 플라즈마 중합장비용 전극장치에 의하면 시료의 표면에 플라즈마 중합이 균일하게 이루어지고 플라즈마쳄버 내에서다양한 폭을 가지는 시료를 처리할 수 있게 되는 이점이 있다.

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

도 4는 본 발명에 의한 플라즈마 중합장비용 전극장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 개략단면도이고, 도 5는 본 발명 실시예에서 전극, 쉴드 및 시료 사이의 관계를 보인 평면도이며, 도 6은 본 발명 실시예에서 전극에서 시료에 가해지는 전류의 분포를 보인 설명도이다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 플라즈마쳄버(7)의 내부에서의 플라즈마중합반응을 위해 전극(30)이 설치된다. 상기 전극(30)은 상기 플라즈마쳄버(7)의 내부를 통과하는 시료(3)의 양면과 각각 마주보게 설치된다. 이와 같은 전극(30)은 직류나 고주파를 방전하는 역할을 한다.

상기 전극(30)의 양단은 전극지지대(40)에 의해 지지된다. 상기 전극지지대(40)는 상기 전극(30)의 양단에 해당되는 위치에 구비되어 상기 전극(0)을 지지한다. 이때 상기 전극지지대(40)가 전극(30)을 지지하는 방식에는 여러가지가 있을 수 있다. 즉 단순히 전극(30)의 양단을 지지할 수도 있고, 별도의 구조를 사용하여 상기 전극지지대(40)에 전극(30)이 지지되게 할 수도 있다.

다음으로 상기 전극(30)의 양단을 차폐하도록 쉴드(50)가 설치된다. 상기 쉴드(50)는 상기 전극지지대(40)에 설치되고, 상기 시료(3)와 마주보는 전극(30)의 면의 양단을 차폐하는 역할을 한다. 이와 같이 전극(30)의 양단을 차폐함에 의해상기 시료(3)에 가해지는 전류가 시료(3)의 양단부에 집중되는 것을 차단할 수 있다.

그리고, 보다 바람직하기로는 상기 쉴드(50)의 단부와 상기 시료(3)의 단부 사이의 폭(b)을 대략 0에서 70mm의 값으로 유지하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함에 의해 상기 전극(30)에서 시료(3)로 전달되는 전류가 시료(3)의 양단부에 집중되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 쉴드(50)와 시료(3)의 단부 사이의 폭(b)이 상기 값으로 유지될 수 없는 시료(3)를 플라즈마 처리하는 경우를 위해 상기 폭(b)을 가변시킬 수 있도록 한다.

이를 위해 도 7에 도시된 바와 같은 구성이 사용된다. 즉 상기 쉴드(50)에는 가이드채널(52)을 형성하고, 상기 쉴드(50)와 같은 역할을 하는 보조쉴드(54)에는 상기 가이드채널(52)을 따라 안내되는 가이드봉(55)을 형성한다. 그리고 상기 가이드봉(55)이 상기 가이드채널(52)에 삽입되어 이동될 수 있게 한다.

도 7에는 상기 보조쉴드(54)가 상기 쉴드(50)의 하부에 위치된 것만을 도시하였으나, 이는 도 6을 기준으로 볼 때, 시료(3)의 하부에 대응되는 위치에 사용되는 보조쉴드(54)를 표현한 것이다. 그리고 시료(3)의 상부에 대응되는 위치에 사용되는 보조쉴드(54)는 상기 보조쉴드(54)가 도 7에 도시된 것과 반대되는 상기 쉴드(50)의 상면에 놓여지게 구성되는 것이 바람직하다.

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

플라즈마중합을 위한 시료(3)는 플라즈마쳄버(7)의 내부로 연속적으로 공급되고, 상기 공급된 시료(3)는 상기 플라즈마쳄버(7)의 내부에 설치된 전극(30)의 사이를 통과하게 된다.

이때, 상기 플라즈마쳄버(7)의 내부는 플라즈마 중합반응이 일어나기에 적합한 환경으로 되어 있다. 즉, 플라즈마쳄버(7)의 내부로 계속하여 반응성가스가 공급되고, 플라즈마쳄버(7)의 내부는 진공상태를 유지하게 된다. 그리고 상기 전극(30)에서는 직류나 고주파가 방전된다.

이와 같은 상태에서 상기 전극(30) 사이를 통과하는 시료(3)의 표면으로는 상기 전극(30)에서 전류가 공급된다. 이때 상기 시료(3)의 양단부에 해당되는 부분에는 상기 쉴드(50)가 설치되어 있어 상기 시료(3)의 양단부에 전류가 집중되는 것을 방지한다. 따라서 도 6에 A영역으로 표시된 바와 같이 시료(3)의 전체에 전류가 균일하게 인가된다.

상기와 같이 쉴드(50)가 시료(3)의 양단부에 전류가 집중되는 것을 차단함에 의해 상기 시료(3)의 전체 표면에는 균일한 전류가 제공되고 플라즈마중합 반응이 균일하게 이루어져 중합물이 균일하게 증착된다.

여기서 상기 쉴드(50)의 단부와 시료(3)의 단부 사이의 폭(b)이 0에서 70mm사이의 값을 유지하도록 하여야 한다. 따라서 상기 폭(b)의 범위에 들어가는 시료(3)의 경우는 상기 전극(30)이 설치된 플라즈마쳄버(7) 내에서 작업이 가능하다.

그리고 상기 보조쉴드(54)를 사용하면 상기 보조쉴드(54)가 쉴브(50)에서 돌출된 정도와 상기 보조쉴드(54)의 이동거리에 대응되는 폭(b)의 범위 내에서 다른 폭을 가지는 시료(3)의 플라즈마중합이 가능하게 된다.

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 전극장치는 시료의 양단부에 전류가 집중되는 것을 방지하는 쉴드와 보조쉴드가 구비되므로 시료의 양단부에 파우더가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 시료의 표면 전체에 균일하게 증착물을 형성할 수 있다.

그리고 보조쉴드를 쉴드에 대해 위치 가변시킴에 의해 다양한 폭을 가지는 시료에 별도의 전극장치를 사용하지 않고도 균일하게 증착물을 형성할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 플라즈마 중합반응이 일어나는 플라즈마쳄버의 내부에 설치되어 시료에의 플라즈마중합을 위해 방전하는 전극과,

   상기 플라즈마쳄버의 내부에서 상기 전극의 양단을 소정위치에 지지하는 전극지지대와,

   상기 전극의 양단을 소정 폭만큼 차폐하여 시료의 양단부에 전류가 집중되는 것을 차단하는 쉴드를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마중합장비용 전극장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 시료의 단부와 상기 쉴드의 단부 사이의 폭은 0에서 70mm 사이의 값을 가짐을 특징으로 하는 플라즈마 중합장비용 전극장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 쉴드에는 보조쉴드가 위치조절가능하게 설치되어 상기 시료의 단부와 보조쉴드 사이의 폭을 조절함을 특징으로 하는 플라즈마 중합장비용 전극장치.