KR20030038152A - 플라즈마 중합장비용 플라즈마쳄버장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 중합장비용 플라즈마쳄버에 관한 것이다. 본 발명에서는 플라즈마 반응이 진행되는 플라즈마쳄버(50)의 내부를 통과하는 시료(40)의 양단부에 전류가 집중되는 것을 방지하도록 구성하고 있다. 즉 플라즈마쳄버(50)의 내부에 설치되는 전극(52)의 사이를 통과하는 시료(40)의 양단에 해당되는 부분에 스크린(54)을 설치한다. 상기 스크린(54)은 상기 전극(52)과 시료(40)의 사이에 해당되는 부분에 설치되는 것으로 상기 전극(52)에서 방전된 전류가 상기 시료(40)의 양단부에 밀집되는 것을 방지한다. 상기 스크린(54)은 그 단면 형상 'ㄷ'자로 되어 시료(40) 양단부의 상면과 하면을 차폐하게 된다. 따라서 본 발명에서는 시료(40)의 전체에 전류밀도가 균일하게 인가되어 시료(40)의 표면에 균일하게 플라즈마 중합물의 증착이 이루어지게 된다.

Description

플라즈마 중합장비용 플라즈마쳄버장치{Plasma chamber 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.

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 구비된다.

한편, 상기 플라즈마쳄버(7)에는 내부에서의 플라즈마 중합반응을 원활하게 하기 위해 유확산펌프(도시되지 않음)와 로터리펌프(도시되지 않음)가 연결된다. 또한 상기 플라즈마쳄버(7)의 내부로는 플라즈마 중합반응에 필요한 반응성가스가 공급된다.

그리고 상기 플라즈마쳄버(7)에서 플라즈마 중합반응을 마친 시료(3)는 권취쳄버(10)로 전달된다. 상기 권취쳄버(10)에서는 상기 시료(3)가 다시 롤 형상으로 감겨지게 된다. 도면 부호 12는 가스출구이다.

이와 같은 구성을 가지는 연속처리 플라즈마 중합 장비에서는 다음과 같이 반응이 이루어진다. 즉 상기 플라즈마쳄버(7) 내부가 진공으로 유지되면서 외부에서 반응성가스가 주입되고, 유기 모노마를 일정량 주입하여 직류(DC) 또는 고주파(RF)로 방전시킬 때 플라즈마 상태에서 시료(3)에 중합물이 증착된다.

상기 시료(3)에 증착된 물질의 표면은 유기 모노마의 종류, 직류 전류, 전압, 고주파 전력, 증착시간, 시료(3)의 이동속도, 전극(9) 사이의 거리에 따라 여러가지 다른 화학적 결합이 이루어진다. 즉, 직류 또는 고주파에 의하여 발생된 플라즈마 내에서 반응가스 들의 분자결합이 끊어지게 되고, 끊어진 체인과 활성화된 양이온이나 음이온들이 결합하여 전극(9)사이의 시료(3)의 표면에 중합물을 형성한다.

그리고 이와 같은 플라즈마 중합반응에 의해 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.

상기 플라즈마쳄버(7)의 내부에서 플라즈마 중합처리된 시료(3)는 상기 권취쳄버(10)로 전달되어 롤형상으로 감겨지게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 상기 플라즈마쳄버(7) 내부에서 플라즈마 중합이 진행될 때, 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 상기 시료의 양 끝부분에는 전류밀도가 집중되고 상대적으로 에너지가 약하게 되어, 중합이 제대로 되지 않은 파우더가 형성된다.

이와 같이 중합이 제대로 되지 않아 그 양 끝부분에 파우더가 생성되고 상기 권취쳄버(10)에서 롤형상으로 권취된 시료(3)가 도 3에 도시되어 있다. 상기와 같이 시료(3)의 양 끝부분에 파우더가 발생되면, 상기 시료(3)를 가공하기 위한 다음의 공정에서 상기 파우더가 누적되어 펀치가 파손되거나, 금형의 펀치와 다이 등의 사이에 파우더가 끼어 문제를 발생시킨다.

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

본 발명의 다른 목적은 폭이 다른 시료의 플라즈마 중합작업도 보다 용이하게 수행할 수 있는 플라즈마쳄버장치를 제공하는 것이다.

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

도 2는 도 1의 A-A'선 단면의 요부 구성을 보인 단면도.

도 3은 종래 기술에 의한 플라즈마 중합장비에서 작업된 시료를 보인 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 플라즈마쳄버를 구비하는 플라즈마 중합장비의 구성을 보인 구성도.

도 5는 도 4의 A-A'선 단면의 구성을 보인 개략 단면도.

도 6은 본 발명 실시예에서 폭이 다른 시료에 플라즈마 중합작업을 하는 것을 보인 작업상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30: 공급쳄버40: 시료

50: 플라즈마쳄버51: 가스주입부

52: 전극54: 스크린

54a: 상면54b: 하면

54c: 연결면55: 메쉬

55': 통공56: 가스출구

60: 권취쳄버

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에서 플라즈마 중합반응이 일어나는 플라즈마쳄버와, 상기 플라즈마쳄버의 내부에 설치되어 플라즈마 반응에 필요한 방전을 일으키는 전극과, 상기 전극 사이를 통과하는 시료의 양측 가장자리에 대응 되는 위치에 이동가능하게 설치되어 상기 시료의 상하면과 양단부를 둘러싸서 시료에 제공되는 전류밀도가 시료 전체에 대해 일정하게 유지되도록 하는 스크린을 포함하여 구성된다.

상기 스크린은 상기 시료의 폭에 따라 양단의 스크린 사이의 거리가 조절된다.

상기 전극과 시료의 겹침길이는 -20에서 30mm의 사이의 값이고, 상기 시료와 스크린사이의 갭은 상기 전극과 시료 사이의 간격의 1/5에서 1/2 사이의 범위로 된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 플라즈마 중합장비용 플라즈마쳄버장치에 의하면 시료 전체에 대해 전류밀도가 균일하게 유지되어 시료의 표면 전체에 대해 플라즈마 중합반응이 균일하게 되는 이점이 있다.

이하 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 플라즈마 중합장비용 플라즈마쳄버장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 4은 본 발명에 의한 플라즈마쳄버를 구비하는 플라즈마 중합장비의 구성을 보인 구성도이고, 도 5는 도 4의 A-A'선 단면의 구성을 보인 개략 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 공급쳄버(30)에는 플라즈마 중합반응을 위한 시료(40)가 롤형상으로 감겨져 있다. 상기 공급쳄버(30)의 시료(40)는 연속적으로 플라즈마쳄버(50)의 내부로 공급된다.

상기 공급쳄버(30)와 연결되게 플라즈마쳄버(50)가 구비된다. 상기 플라즈마쳄버(50)의 내부에서는 플라즈마 중합반응이 진행된다. 이를 위해 상기 플라즈마쳄버(50)의 내부에는 반응가스의 주입을 위한 가스주입부(51)가 구비되고, 직류 또는 고주파의 방전을 위한 전극(52)이 구비된다. 상기 전극(52)은 상기 시료(40)의 양면에 대응되는 위치에 구비된다.

그리고 상기 전극(52)의 사이를 통과하는 시료(40)의 양단에 대응되는 위치에는 상기 시료(40)와 전극(52)과의 사이에 스크린(54)이 설치된다. 상기스크린(54)은 상기 시료(40)의 양단부에 해당되는 상하면을 차폐하도록 단면이 'ㄷ'자 형상으로 길게 형성된다.

즉, 상기 스크린(54)은 상기 시료(40)의 상면과 대응되는 상면(54a)이 소정 길이로 형성되고, 상기 상면(54a)과 마주보도록 서로 평행하게 하면(54b)이 동일 길이로 형성된다. 그리고 상기 상면(54a)과 하면(54b)은 그 일단부에서 연결면(54c)에 의해 연결된다.

여기서, 상기 스크린(54)과 상기 시료(40)의 양단부가 겹치는 겹침길이(a)는 -20에서 30mm정도로 하는 것이 바람직하다. 여기서 -20mm로 표시된 마이너스값은 시료(40)와 스크린(54) 사이가 겹치지 않고 그 단부가 20mm만큼 떨어져 있는 것을 나타낸다. 바람직하기로는 상기 겹침길이(a)는 0에서 플러스값 사이로 되는 것이다. 이와 같은 스크린(54)은 상기 시료(40)의 양단부에 전류밀도가 밀집되는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고 상기 스크린(54)은 양단에 설치된 것 사이의 간격조절이 가능하게 되어 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 시료(40)의 폭이 상대적으로 작은 경우에는 예를 들어 일측 스크린(54)을 화살표 A방향으로 이동시켜 시료(40)와 스크린(54) 사이의 겹침길이(a)를 조절한다. 물론 양단의 스크린(54)을 동시에 조절할 수도 있다. 이와 같이 스크린(54)의 이동을 위해서는 도면으로 도시되지는 않았지만 별도로 구동원과 상기 구동원의 동력을 상기 스크린(54)으로 전달하기 위한 구성이 구비된다.

여기서 상기 스크린(54)과 전극(52) 및 시료(40)와의 관계는 도 5에 잘 도시되어 있다. 즉 상기 스크린(54)은 상기 시료(40)의 양면 양단부에 해당되는 위치에 상기 폭(a)만큼 상기 시료(40)와 겹쳐지게 위치된다. 여기서 겹쳐진다는 것은 실제로 이들이 접촉되는 것이 아니고 소정의 간격의 가지면서 공간상에서 오버랩된다는 것을 말한다. 그리고, 상기 시료(40)와 스크린(54) 사이의 간격(b)은 상기 시료(40)와 전극(52)사이의 간격(c)의 1/5에서 1/2이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 스크린(54)과 전극(52) 및 시료(40) 사이의 관계를 설정함에 의해 상기 시료(40)의 표면 전체에 대해 전류밀도가 균일하게 형성된다.

한편, 상기 플라즈마쳄버(50)의 내부로는 반응가스를 공급하기 위한 구성이 구비되고, 상기 플라즈마쳄버(50)의 내부를 진공으로 유지하기 위한 로터리펌프와 유확산펌프(도시되지 않음)가 구비된다. 그리고 상기 플라즈마쳄버(50)의 내부 가스주입부(51)에 의해 공급된 반응가스는 상기 플라즈마쳄버(50)와 아래에서 설명될 권취쳄버(60)를 연결하는 부분에 형성된 가스출구(56)를 통해 외부로 배출된다.

다음으로 상기 플라즈마쳄버(50)를 통과하여 나온 시료(40)는 권취쳄버(60)로 전달된다. 상기 권취쳄버(60)에서 상기 시료(40)는 롤 형태로 감겨지게 된다.

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

플라즈마중합을 통해 중합물이 표면에 증착되는 시료(40)는 롤 형태로 감겨져서 공급쳄버(30)로부터 공급된다. 상기 시료(40)는 상기 플라즈마쳄버(50)의 내부로 공급된다.

이때, 상기 플라즈마쳄버(50)의 내부는 플라즈마 중합반응이 일어나기에 적합한 환경으로 되어 있다. 즉 상기 플라즈마쳄버(50)의 내부로 반응성가스가 공급되고 로터리펌프와 유확산펌프로 진공으로 유지되며, 상기 가스주입부(51)를 통해 반응가스가 주입되고 전극(52)을 통해 방전이 일어나게 된다.

상기와 같은 환경에서 상기 플라즈마쳄버(50)의 내부에 플라즈마가 형성되고 상기 시료(40)의 표면에는 중합물이 증착된다. 이때 상기 전극(52)에서 방전되어 상기 시료(40)로 전달되는 전류밀도는 시료(40) 전체에 대해 일정하게 유지된다. 특히 상기 시료(40)의 양단부에 해당되는 부분은 상기 스크린(54)에 의해 관리된다.

즉 상기 스크린(54)이 상기 시료(40)의 양단부로 전류밀도가 집중되는 것을 방지하여 이온화되어 중합되는 가스의 양을 조절한다. 이와 같이 됨에 의해 시료(40)의 양단부에 전류집중에 의한 파우더의 누적이 방지된다.

상기와 같이 플라즈마쳄버(50)내에서 플라즈마 중합반응에 의해 표면에 중합물이 증착된 시료(40)는 권취쳄버(60)로 전달되어 롤형상으로 권취된다.

한편, 상기 시료(40)의 폭이 달라지는 경우에는 상기 시료(40), 전극(52) 및 스크린(54)사이의 관계를 달리 설정한다. 즉 상기 스크린(54)을 상기 시료(40)의 폭에 맞게 이동시켜 시료(40)의 양단에 전류밀도가 집중되는 것을 방지한다.

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 플라즈마쳄버장치는 전극의 사이를 통과하는 시료의 양단에 전류가 집중되는 것을 방지하기 위해 스크린을 설치하였다. 따라서 상기 스크린이 상기 시료의 양단에 전류가 집중되는 것이 방지되어 시료의 표면에 전체적으로 균일한 증착이 이루어지게 된다.

그리고, 상기 스크린은 시료의 폭에 따라 이동이 가능하게 구성되므로 폭이 다른 시료의 플라즈마중합을 실시하더라도 단지 상기 스크린을 이동시켜 적절한 위치관계를 설정하면 되므로 상대적으로 준비작업에 들어가는 시간이 절약되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 내부에서 플라즈마 중합반응이 일어나는 플라즈마쳄버와,

   상기 플라즈마쳄버의 내부에 설치되어 플라즈마 반응에 필요한 방전을 일으키는 전극과,

   상기 전극 사이를 통과하는 시료의 양측 가장자리에 대응 되는 위치에 이동가능하게 설치되어 상기 시료의 상하면과 양단부를 둘러싸서 시료에 제공되는 전류밀도가 시료 전체에 대해 일정하게 유지되도록 하는 스크린을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마 중합장비용 플라즈마쳄버장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스크린은 상기 시료의 폭에 따라 양단의 스크린 사이의 거리가 조절됨을 특징으로 하는 플라즈마 중합장비용 플라즈마쳄버장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전극과 시료의 겹칩길이는 -20에서 30mm의 사이의 값이고, 상기 시료와 스크린사이의 갭은 상기 전극과 시료 사이의 간격의 1/5에서 1/2 사이의 범위로 됨을 특징으로 하는 플라즈마 중합장비용 플라즈마쳄버장치.