KR20050066015A - 이중 안테나를 구비하는 대기압 플라즈마 발생장치 - Google Patents

이중 안테나를 구비하는 대기압 플라즈마 발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중 안테나를 구비한 대기압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 전원 공급원으로부터 임피던스 정합기를 통해 제공되는 교류 전원의 위상을 반전/비반전 시켜 각각 출력하는 위상 반전/비반전 회로와 비반전된 위상의 교류 전원을 제공받는 제1 안테나와 반전된 위상의 교류 전원을 제공 받는 제2 안테나 및 제1 안테나와 제2 안테나 사이에 소정 간격을 두고 배치되는 제1 및 제2 유전체를 구비하고, 제1 및 제2 안테나 상호간 발생되는 제1 전기장에 의해 플라즈마 방전이 이루어지고, 제1 및 제2 안테나에 의해 유도되는 자기장으로부터 다시 유도되는 제2 전기장에 의해 이온 입자가 가속된다. 대기압 플라즈마 발생 장치는 이중 안테나를 이용하여 플라즈마 방전을 위한 전기장과 가속을 위한 전기장을 동시에 발생하고, 가속을 위한 전기장이 유전체에 수평으로 회전하는 방향으로 발생함으로서 이온 입자들이 유전체에 수직으로 충돌하는 것을 막아 유전체의 수명을 길게 하고 고전압의 사용을 가능하게 하여 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다.

Description

이중 안테나를 구비하는 대기압 플라즈마 발생장치{APPARATUS FOR GENERATING PLASMA AT ATMOSPHERIC PRESSURE HAVING DUAL ANTENNA}
본 발명은 대기압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 구체적으로는 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge; DBD)을 이용한 대기압 플라즈마 발생장치로서 이중 안테나에 의해 플라즈마 방전을 발생시키는 대기압 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.
지금가지 알려진 대기압 플라즈마를 발생하기 위한 기술로는 유전체 장벽 방전(Dielectric Barrier Discharge; DBD), 코로나 방전(corona discharge), 마이크로웨이브 방전(microwave discharge), 아크방전(arc discharge) 등이 있다. 이 기술들은 여러 산업 분야에서 다양하게 사용될 수 있는데 대부분이 반도체 제조 공정에서 사용이 가능하다.
유전체 장벽 방전은 유전체의 전하축적(charge build-up) 현상을 이용하여 교류전원에 의해 인가되는 전압 효율을 극대화시켜 균일한 글로우 방전(glow discharge)을 얻는 것이다.
유전체 장벽 방전을 이용한 대기압 플라즈마 발생 장치의 전형적인 구성을 보여주는 도면이 도 1에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 고전압이 인가되는 두 전극(2, 3)사이에 각기 유전체 장벽(4, 5)을 삽입하고, 전극(2, 3)에 AC 전압(6)을 인가하여 이온 입자들이 두 전극사이의 전기장 영역에서 가속되어 주입된 가스를 이온화 시켜 플라즈마를 발생시킨다.
이렇게 형성된 대기압 플라즈마는 유기 오염물의 세정 및 표면개질 등의 공정에 유용하게 사용된다. 예를 들어, 반도체 제조공정에서 대형 평판 세정이나 에싱(ashing), PFC 가스 정화 등에 이용되고 있다.
현재, 대형 웨이퍼 가공에서 수율을 향상 시킬 수 있는 대기압 플라즈마 발생 장치가 요구되고 있으며, TFT LCD, PDP(Plasma Display Panel) 등의 반도체 소자를 사용하는 공정은 다양한 종류의 대형 글라스(glass) 및 폴리머 평판을 사용하는데 이들 사이즈가 더욱 대형화 되어가고 있어 이에 효과적으로 대응할 수 있는 대기압 플라즈마 발생 장치가 요구되고 있다.
그러나 지금까지의 대기압 유전체 장벽 방전은 안정적이고 연속적인 균일한 플라즈마를 발생하기 어려우며, 대면적의 처리를 위해 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생하기가 어려운 것으로 알려있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 두 평판 전극(2, 3)사이에 설치된 유전체 장벽(4, 5)은 수직으로 전기장이 작용하고 있어 이온 입자가 대부분 수직으로 강하게 충돌하게 된다. 게다가 고밀도의 플라즈마를 얻기 위해서는 고전압을 공급하는 경우 가속되는 이온 입자는 더욱 강하게 충돌하게 되어 유전체 수명이 단축되는 문제점과 함께 파티클 발생의 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 고밀도의 플라즈마를 안정적으로 균일하게 발생하고, 대면적의 플라즈마 처리가 가능한 대기압 플라즈마 발생 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 고전압을 사용할 수 있고 고전압이 인가되더라도 가속되는 이온 입자가 유전체에 강하게 충돌되는 것을 방지하여 유전체 수명을 길게 할 수 있는 대기압 플라즈마 발생장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 대기압 플라즈마 발생 장치는: 전원 공급원으로부터 임피던스 정합기를 통해 제공되는 교류 전원의 위상을 반전/비반전 시켜 각각 출력하는 위상 반전/비반전 회로; 비반전된 위상의 교류 전원을 제공받는 제1 안테나와 반전된 위상의 교류 전원을 제공 받는 제2 안테나; 제1 안테나와 제2 안테나 사이에 소정 간격을 두고 배치되는 제1 및 제2 유전체; 및 제1 및 제2 안테나(24, 26)의 각각의 타단과 접지 사이에 연결된 임피던스 가변회로를 포함하여, 제1 및 제2 안테나 상호간 발생되는 제1 전기장에 의해 플라즈마 방전이 이루어지고, 제1 및 제2 안테나에 의해 유도되는 자기장으로부터 다시 유도되는 제2 전기장에 의해 이온 입자가 가속된다.
이 실시예에 있어서, 임피던스 가변회로는 CCP 방전 모드에서 임피던스를 높혀 제1 및 제2 안테나의 타단이 접지와 단락되게 하고, ICP 방전 모드에서 임피던스를 낮추어 제1 및 제2 안테나의 타단이 접지된다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나는 각기 적어도 두 개 이상으로 분리되어 직렬 또는 병렬로 연결되는 안테나들로 구성된다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나는 제1 및 제2 유전체에 매입 설치된다.
이 실시예에 있어서, 안테나가 매입된 유전체는 냉각수 입/출구가 형성된 냉각 박스에 매입 장착된다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 유전체는 소정의 두께를 갖는 판형상을 갖고, 제1 및 제2 안테나는 소정 두께를 갖는 띠 형상을 갖고 평행하게 나선형으로 감겨진다.
이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 유전체는 소정의 두께를 갖는 평판형을 갖고, 각기 제1 및 제2 안테나가 매입 설치된다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 유전체 평판은 중심부가 오목하게 경사를 갖고, 제1 및 제2 안테나는 외각에서 중심부로 폭이 줄어드는 형상을 갖는다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 유전체 평판은 중심부가 볼록하게 경사를 갖고, 제1 및 제2 안테나는 외각에서 중심부로 갈수록 폭이 늘어나는 형상을 갖는다.
이 실시에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나는 각기 두개의 안테나가 병렬로 중복해서 감겨진다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나는 각기 지그재그 형태로 구성된다.
이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 유전체는 각기 관 형상을 갖되, 제1 유전체관에 제2 유전체관이 소정 등간격을 유지하면서 매입된다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 유전체관은 원통형 또는 사가통형 중 어느 하나이다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 안테나는 제1 유전체관의 외주면에 감겨지고, 제2 안테나는 제2 유전체관의 내주면에 감겨진다.
이 실시예에 있어서, 제1 안테나는 제1 유전체관의 외주면에 상단에서 하단으로 나선형으로 감겨지고, 제2 안테나는 제2 유전체관의 내주면에 상단에서 하단으로 나선형으로 감겨진다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나의 하단은 접지된다.
이 실시예에 있어서, 제1 안테나는 제1 유전체관의 외주면에 중복 감겨지고, 제2 안테나는 제2 유전체관의 내주면에 중복 감겨진다.
이 실시예에 있어서,
상기 제1 및 제2 안테나는 제1 및 제2 유전체 평판에 상하로 엇갈려서 단권으로 권선된다.
이 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나는 상단이 위상 반전/비반전 회로에 연결되고, 하단이 임피던스 가변회로에 연결되는 대기압 플라즈마 발생 장치.
(실시예)
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생장치의 회로 구성과 이중 안테나 구조를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생 장치는 전원 공급원(10)으로부터 임피던스 정합기(12)를 통해 제공되는 교류 전원의 위상을 반전/비반전 시켜 각각 출력하는 위상 반전/비반전 회로(14)를 구비한다. 비반전된 위상의 교류 전원은 제1 안테나(24)의 일단으로 제공되고 반전된 위상의 교류 전원은 제2 안테나(26)의 일단으로 제공된다. 제1 및 제2 안테나(24, 26)의 타단은 각기 임피던스 가변회로(27)에 연결된다.
제1 안테나(24)와 제2 안테나(26)로 구성되는 이중 안테나의 사이에는 소정 간격을 두고 제1 및 제2 유전체(20, 22)가 배치된다. 제1 및 제2 유전체(20, 22)는 소정의 두께를 갖는 판형상을 갖고, 제1 및 제2 안테나(24, 26)는 소정의 두께를 갖는 띠 형상을 갖고 평행하게 나선형으로 감겨져있다. 제1 및 제2 안테나(24, 26)의 내측 일단은 위상 반전/비반전 회로(14)에 전기적으로 연결되고, 외측 일단은 접지에 연결된다. 방전 가스는 제1 및 제2 유전체 평판(20, 22) 사이로 진행한다. 이 실시예에서 안테나와 유전체의 형상은 사각 형태를 일 예로 하였으나 원형, 다각형 등 다양한 변형이 가능하다.
임피던스 가변회로(27)는 가변 콘덴서(C1, C2)로 구성되며, 외부의 임피던스 제어신호에 따라 가변용량이 제어된다. 이 실시예에서는 가변 콘덴서를 사용하여 임피던스 가변회로를 구성하였으나 가변 코일을 사용하여 구성할 수 도 있다. 임피던스 가변회로(27)는 임피던스를 높이는 경우에는 단락된 효과를 얻고, 임피던스를 낮게 하는 경우에는 접지로 연결된 효과를 얻는다. 임피던스를 높이는 경우에는, 제1 및 제2 안테나(24, 26)가 서로 역위상의 전원을 공급받게 되고, 타단이 접지와는 단락된 상태임으로 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 방전을 하게된다. 반면, 임피던스를 낮게하는 경우에는 제1 및 제2 안테나(24, 26)가 서로 역위상의 전원을 공급받게 되고, 타단이 접지된 상태임으로 ICP(Inductively Coupled Plasma) 방전을 하게 된다.
본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 임피던스 가변회로(27)를 제어에 따라 CCP 방전 모드와 ICP 방전 모드로 동작한다. 예를 들어, 초기 플라즈마 발생에서는 CCP 방전 모드로 동작하고 플라즈마 방전이 개시되면 ICP 방전 모드로 전환할 수 있다.
도 4는 도 3의 이중 안테나에 의해 유도되는 자기장 및 전기장을 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하여, 제1 및 제2 유전체 평판(20, 22) 사이에는 제1 및 제2 안테나(24, 26)에 의해 제1 및 제2 유전체 평판(20, 22)에 수직 방향으로 제1 전기장(E1)이 형성된다. 또한 제1 및 제2 안테나(24, 26)에 의해 유도되는 자기장(B)으로부터 다시 유도되는 제2 전기장(E2)이 제1 및 제2 유전체 평판(20, 22)에 수평 방향으로 회전하는 제2 전기장(E2)이 형성된다.
플라즈마 방전에 의해 발생된 이온 입자는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전기장(E1, E2)에 의해 제1 및 제2 유전체 평판(20, 22) 사이에서 회전하며 가속하게 된다. 제1 및 제2 유전체 평판(20, 22)에 수직으로 충돌하는 이온 입자의 비율이 낮아짐과 함께 충돌각 또한 작아져 유전체가 쉽게 손상되는 것을 방지하여 수명을 길게 할 수 있다. 그럼으로 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 고전압을 인가하는 경우에도 유전체의 손상을 방지할 수 있어 고전압을 이용한 고밀도의 강력한 플라즈마를 대기압에서 얻을 수 있다.
본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 이중 안테나를 다수개 나열 배치하여 플라즈마 볼륨을 넓게 발생할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 유전체 평판(20a, 22b)을 길이 방향으로 길게 구성하고, 그 양면에 다수개의 이중 안테나(24-1~24-3)(26-1~26-3)를 나열하여 배치시킴으로서 플라즈마 볼륨을 넓게 발생 시킬 수 있다. 다수개의 이중 안테나(24-1~24-3)(26-1~26-3)는 직렬 또는 병렬로 연결 될 수 있다.
제1 및 제2 안테나(24, 26)는 적합한 유전체 평판에 매입되어 평판 유전체 전극을 구성할 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 안테나가 매입된 평판 유전체 전극을 보여주는 사시도 및 그 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 적합한 두께를 갖는 유전체 평판(28) 내부에 안테나(24)를 매입하여 평판 유전체 전극을 구성한다.
평판 유전체 전극은 도 8a 내지 도 9b에 도시된 바와 같이 변형될 수 있다. 일 변형예로, 도 8a에 도시된 바와 같이, 평판 유전체 전극(28a)은 중심이 오목하게 경사를 갖는다. 그리고 도 8b의 B-B 단면도에 도시된 바와 같이, 매입된 안테나(24a) 또한 외각에서 중심부로 폭이 줄어드는 형상을 갖는다. 또 다른 변형예로, 도 9a에 도시된 바와 같이, 평판 유전체 전극(28b)은 중심부가 볼록하게 경사를 갖는다. 그리고 도 9b의 C-C 단면도에 도시된 바와 같이, 매입된 안테나(4b)는 외각에서 중심부로 갈수록 폭이 늘어나는 형상을 갖는다.
도 10a 및 도 10b는 평판 유전체 전극의 냉각 구조의 일 예의 도면이다. 평판 유전체 전극(28)은 냉각수 입/출구(32, 34)가 형성된 냉각 박스(30)에 매입 장착된다. 고열로 가열되는 평판 유전체 전극(28)은 냉각 박스(30) 내에서 냉각된다.
이상과 같은 이중 안테나는 다양한 형태의 구조로 변형될 수 있다. 첨부도면 도 11 내지 도 13b에는 안테나 구조의 여러 변형 예를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도 11에는 기본적인 평형 나선 구조를 갖는 안테나(24)가 도시되어 있다. 이 구조는 일반적인 저주파 전원에 적합하다. 도 12에는 두개의 안테나(24c, 24d)를 병렬로 평형 나선 구조를 갖도록 한 예이다. 이 구조는 고주파 전원에 적합하다. 도 13a 도 13a는 지그재그 형태를 갖는 안테나(24e, 24f)로 초고주파 전원에 적합한 구조이다.
이어 본 발명의 제2 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생 장치를 설명한다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생장치의 회로 구성과 이중 안테나 구조를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생 장치는 제1 실시예의 경우와 동일하게 전원 공급원(10), 임피던스 정합기(12), 위상 반전/비반전 회로(14) 및, 임피던스 가변회로(27)를 구비한다. 그러나 제2 실시예에 따른 제1 및 제2 유전체(40, 42)는 각기 관형상을 갖는다.
제1 유전체관(40)은 제2 유전체관(42) 보다 큰 직경을 갖고, 제1 유전체관(40)에 제2 유전체관(42)이 소정 등간격을 유지하면서 매입된다. 제1 안테나(44)는 제1 유전체관(40)의 외주면에 상단에서 하단으로 나선형으로 감겨지고, 제2 안테나(46)는 제2 유전체관(42)의 내주면에 상단에서 하단으로 나선형으로 감겨진다. 그리고 제1 및 제2 안테나(44, 46)의 하단은 임피던스 가변회로(27)에 연결된다.
도 15는 도 14에서 이중 안테나에 의해 유도되는 자기장과 전기장을 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하여, 제1 및 제2 유전체관(40, 42) 사이에는 제1 및 제2 안테나(44, 46)에 의해 제1 및 제2 유전체관(40, 42)의 접선으로 수직한 방향으로 제1 전기장(E1)이 형성된다. 또한 제1 및 제2 안테나(24, 26)에 의해 유도되는 자기장(B)으로부터 다시 유도되는 제2 전기장(E2)이 제1 및 제2 유전체관(40, 42)에 평행하게 회전하는 제2 전기장(E2)이 형성된다.
플라즈마 방전에 의해 발생된 이온 입자는, 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전기장(E1, E2)에 의해 제1 및 제2 유전체관(40, 42) 사이를 따라 회전하며 가속하게 된다. 제1 및 제2 유전체관(40, 42)에 충돌하는 이온 입자의 비율이 낮아짐과 함께 충돌각 또한 작아져 유전체가 쉽게 손상되는 것을 방지하여 수명을 길게 할 수 있다. 그럼으로 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 고전압을 인가하는 경우에도 유전체의 손상을 방지할 수 있어 고전압을 이용한 고밀도의 강력한 플라즈마를 얻을 수 있다.
도 17 내지 도 19는 이중 안테나 및 유전체의 구조를 변형한 예를 보여주는 도면이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 유전체관(40a, 42b)을 사각통형으로 구성하고 제1 및 제2 안테나(44a, 46b)를 이에 적합하게 사각으로 감아 설치할 수 있다. 그 외에도 다각형 구조로 변형 실시할 수도 있다.
다른 변형예로, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 유전체관(40 or 40a)의 외주면에 제1 안테나(44b or 44c)를 그리고 제2 유전체관(42 or 42a)의 내주면에 제2 안테나(46b or 46c)를 각각 중복해서 감아 설치할 수 있다.
도 20은 본 발명의 제3 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생장치의 회로 구성과 이중 안테나 구조를 보여주는 도면이다.
도면을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생장치는 전술한 제1 및 제2 실시예와 같이, 전원 공급원(10), 임피던스 정합기(12), 위상 반전/비반전 회로(14) 및, 임피던스 가변회로(27)를 구비한다. 그러나 제3 실시예에서는 소정 간격을 갖고 마주 보는 제1 및 제2 유전체 평판(50, 22)에 제1 및 제2 안테나(54, 56)가 상하로 엇갈려서 단권으로 권선된다. 제1 및 제2 안테나(50, 52)는 소정의 두께를 갖는 띠 형상을 갖고, 상단이 위상 반전/비반전 회로(14)에 연결되고, 하단이 임피던스 가변회로(27)에 연결된다.
이 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생장치는 전술한 제1 및 제2 실시예에서와 동일하게 CCP 모드와 ICP 모드로 동작하며, 플라즈마 방전에 의해 발생된 이온 입자는 제1 및 제2 전기장(E1, E2)에 의해 제1 및 제2 유전체 평판(50, 52) 사이에서 회전하며 가속함으로 유전체에 충돌하는 이온 입자의 비율이 낮아진다.
이상에서, 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 발생장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였으나, 이는 일 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 본 발명의 대기압 플라즈마 발생 장치는 이중 안테나를 이용하여 플라즈마 방전을 위한 전기장과 가속을 위한 전기장을 동시에 발생하고, 가속을 위한 전기장이 유전체에 수평으로 회전하는 방향으로 발생함으로서 이온 입자들이 유전체에 강하게 충돌하는 것을 막아 유전체의 수명을 길게 하고 고전압의 사용을 가능하게 하여 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다. 또한 복수개의 이중 안테나를 사용하여 대면적의 플라즈마를 얻을 수 있다.
도 1은 유전체 장벽 방전을 이용한 대기압 플라즈마 발생 장치의 전형적인 구성을 보여주는 도면;
도 2는 종래의 대기압 플라즈마 발생장치에서 이온의 가속 상태를 보여주는 도면;
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생장치의 회로 구성과 이중 안테나 구조를 보여주는 도면;
도 4는 도 3의 이중 안테나에 의해 유도되는 자기장 및 전기장을 설명하기 위한 도면;
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생장치에서 이온의 가속 상태를 보여주는 도면;
도 6은 다수개의 이중 안테나를 나열하여 배치시킨 예를 보여주는 도면;
도 7a 및 도 7b는 안테나가 매입된 평판 유전체 전극을 보여주는 사시도 및 그 단면도;
도 8a 내지 도 9b는 평판 유전체 전극의 변형 예를 보여주는 도면;
도 10a 및 도 10b는 평판 유전체 전극의 냉각 구조의 일 예의 도면;
도 11 내지 도 13b는 안테나 구조의 여러 변형 예를 보여주는 도면;
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생장치의 회로 구성과 이중 안테나 구조를 보여주는 도면;
도 15는 도 14에서 이중 안테나에 의해 유도되는 자기장과 전기장을 설명하기 위한 도면;
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생장치에서 이온의 가속 상태를 보여주는 도면;
도 17 내지 도 19는 이중 안테나 및 유전체의 구조를 변형한 예를 보여주는 도면; 그리고
도 20은 본 발명의 제3 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생장치의 회로 구성과 이중 안테나 구조를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 전원 12: 임피던스 정합기
14: 위상 반전/비반전 회로 20, 22: 평판 유전체
24, 26: 안테나

Claims (19)

  1. 전원 공급원으로부터 임피던스 정합기를 통해 제공되는 교류 전원의 위상을 반전/비반전 시켜 각각 출력하는 위상 반전/비반전 회로;
    비반전된 위상의 교류 전원을 일단으로 제공받는 제1 안테나와 반전된 위상의 교류 전원을 일단으로 제공 받는 제2 안테나;
    제1 안테나와 제2 안테나 사이에 소정 간격을 두고 배치되는 제1 및 제2 유전체; 및
    제1 및 제2 안테나(24, 26)의 각각의 타단과 접지 사이에 연결된 임피던스 가변회로를 포함하여,
    제1 및 제2 안테나 상호간 발생되는 제1 전기장에 의해 플라즈마 방전이 이루어지고, 제1 및 제2 안테나에 의해 유도되는 자기장으로부터 다시 유도되는 제2 전기장에 의해 이온 입자가 가속되는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    임피던스 가변회로는 CCP 방전 모드에서 임피던스를 높혀 제1 및 제2 안테나의 타단이 접지와 단락되게 하고, ICP 방전 모드에서 임피던스를 낮추어 제1 및 제2 안테나의 타단이 접지되게 하는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나는 각기 적어도 두 개 이상으로 분리되어 직렬 또는 병렬로 연결되는 안테나들로 구성되는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나는 제1 및 제2 유전체에 매입 설치되는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  5. 제4항에 있어서, 안테나가 매입된 유전체는 냉각수 입/출구가 형성된 냉각 박스에 매입 장착되는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 유전체는 소정의 두께를 갖는 판형상을 갖고, 제1 및 제2 안테나는 소정의 두께를 갖는 띠 형상을 갖고 평행하게 나선형으로 감겨진 대기압 플라즈마 발생 장치.
  7. 제6항에 있어서, 제1 및 제2 유전체는 소정의 두께를 갖는 평판형을 갖고, 각기 제1 및 제2 안테나가 매입 설치되는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 유전체 평판은 중심부가 오목하게 경사를 갖고, 제1 및 제2 안테나는 외각에서 중심부로 폭이 줄어드는 형상을 갖는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 유전체 평판은 중심부가 볼록하게 경사를 갖고, 제1 및 제2 안테나는 외각에서 중심부로 갈수록 폭이 늘어나는 형상을 갖는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나는 각기 두개의 안테나가 병렬로 중복해서 감겨진 대기압 플라즈마 발생 장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나는 각기 지그재그 형태로 구성되는 대기압 플라즈마 발생장치.
  12. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 유전체는 각기 관 형상을 갖되, 제1 유전체관에 제2 유전체관이 소정 등간격을 유지하면서 매입되는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 유전체관은 원통형 또는 사가통형 중 어느 하나인 대기압 플라즈마 발생 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1 안테나는 제1 유전체관의 외주면에 감겨지고, 제2 안테나는 제2 유전체관의 내주면에 감겨지는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  15. 제12항에 있어서, 제1 안테나는 제1 유전체관의 외주면에 상단에서 하단으로 나선형으로 감겨지고, 제2 안테나는 제2 유전체관의 내주면에 상단에서 하단으로 나선형으로 감겨지는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2 안테나의 하단은 접지되는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  17. 제12항에 있어서, 제1 안테나는 제1 유전체관의 외주면에 중복 감겨지고, 제2 안테나는 제2 유전체관의 내주면에 중복 감겨지는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 안테나는 제1 및 제2 유전체 평판에 상하로 엇갈려서 단권으로 권선되는 대기압 플라즈마 발생 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 안테나는 상단이 위상 반전/비반전 회로에 연결되고, 하단이 임피던스 가변회로에 연결되는 대기압 플라즈마 발생 장치.
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