KR20090008001A - 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 가스 유입구를 구비한 챔버와; 양면전극으로 챔버의 중앙에 설치되는 중앙 그라운드 전극과; 챔버 내에 중앙 그라운드 전극의 양측으로 소정 간격 이격되어 대향하도록 설치되며, 하부면이 하부 그라운드 전극의 설치방향을 따라 연장된 형상을 구비하는 제1 및 제2 측면 파워전극과; 상기 중앙 그라운드 전극과 제1 및 제2 측면 파워전극의 하측에, 발생된 플라즈마를 챔버의 외부로 분사하는 플라즈마 분사구가 형성된 하부 그라운드 전극을 구비하여, 챔버 내에 가스공급와 함께 전원이 인가됨에 따라, 상기 제1, 2 측면 파워전극과 중앙 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극 사이의 공간에 발생된 플라즈마가 하부 그라운드 전극의 플라즈마 분사구를 통해 외부로 분사되도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성을 구비함으로써, 소량의 식각가스를 이용하여 대기압 상태에서 대면적 플라즈마를 높은 밀도로 균일하게 발생시킬 수 있으며, 플라즈마 분사길이가 향상된 대기압 플라즈마 발생장치를 제공할 수 있게 된다.

대기압 플라즈마, 고밀도 플라즈마, 리사이클 시스템, 하부 그라운드 전극, 플라즈마 분사구

Description

확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치{Atmospheric pressure plasma system provided with extended power electrode}

본 발명은 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 파워전극의 하부 면적을 확장시킴으로써 하부 그라운드 전극과의 사이에서 발생하는 플라즈마 밀도를 향상시키고, 피처리 기판의 표면에 가해지는 플라즈마 분사길이를 향상시킬 수 있으며, 처리 후 잔여 가스를 회수 및 재생하여 사용할 수 있도록 함으로써, 대면적의 기판 표면처리에 적용할 수 있는 대기압 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.

플라즈마(Plasma)는 이온(ion)이나 전자(electron), 라디칼(radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 가리킨다. 또한 플라즈마 처리방법이란, 일반적으로 반응물질을 이온화된 가스상태인 플라즈마 상태로 만들어 기판 상에 증착하거나, 플라즈마 상태의 반응물질을 이용하여 피처리물을 세정하거나 에칭하는 것을 말한다.

한편, 플라즈마 처리방법은 챔버 내 플라즈마 발생 영역의 기압에 따라 저압 플라즈마와 대기압 플라즈마를 이용한 처리방법으로 분류될 수 있다.

저압 플라즈마를 이용한 처리방법은, 진공에 가까운 저압(Low Pressure)하에서 글로우 방전 플라즈마(glow discharge plasma)를 발생시켜 기판 상에 박막을 형성하거나, 기판 상에 형성된 소정 물질의 에칭(etching) 또는 에슁(ashing), 세정(cleaning)을 하는 방법으로 종래 주로 채택되어 왔던 방법이다.

그러나, 저압 플라즈마 처리방법은 진공 챔버, 진공 배기 장치 등의 고가 장비가 요구되며, 장치 내 구성의 복잡성으로 인하여 장비의 유지관리에 어려움이 있었다. 더욱이 액정표시장치와 같이 대면적 기판에 플라즈마 처리가 요구될 경우 기판의 크기에 따라 고가의 비용부담이 수반되는 문제점이 있었다.

이에 따라 진공발생 및 유지, 측정을 위한 고가 장비의 필요없이 대기압(Atmospheric Pressure) 조건 하에서 발생된 플라즈마를 이용한 처리방법이 제안되었다. 이와 같은 대기압 플라즈마를 이용한 처리방법은 전원이 인가되는 파워전극과 접지된 그라운드 전극의 배치위치에 따라 크게 다이렉트 타입(direct type)과 리모트 타입(remote type)으로 구별될 수 있다.

다이렉트 타입은 챔버 내부에 파워전극과 그라운드 전극이 서로 대향하도록 배치되고, 그라운드 전극 상에 기판을 위치시킴으로써, 전원인가시 파워전극과 그라운드 전극의 사이에 발생된 플라즈마를 직접적으로 이용하여 기판의 표면처리가 수행되는 구조이다.

상기 다이렉트 타입을 채택한 종래의 대기압 플라즈마 발생장치는, 전원인가시 파워전극과 그라운드 전극 간에 발생하는 강한 전계로 인하여 세정, 에슁, 에칭 등 목적하는 작업의 처리효과가 뛰어나다는 이점을 갖는 반면, 강한 전계의 작용으 로 인하여 기판상의 금속배선 등 피처리물의 표면에 손상을 발생시킬 위험이 높다는 문제가 있었다.

한편, 리모트 타입은 일반적으로 챔버 내부에 파워전극과 그라운드 전극이 서로 대향하도록 배치되고, 상기 파워전극 및 그라운드 전극과 수직한 방향으로 챔버의 하부에 기판을 설치하여, 전원인가시 파워전극과 그라운드 전극 사이에서 발생되어 챔버의 하부로 이동하는 플라즈마를 이용하여 기판의 표면처리가 수행되도록 이루어진 구조를 가리킨다.

이와 같은 리모트 타입의 장치는 다이렉트 타입에 비하여 기판에 미치는 전계의 영향을 줄일 수 있어 피처리 기판의 손상을 줄일 수 있다는 이점이 있으나, 같은 면적의 처리에 상대적으로 많은 가스량이 요구되어 배기처리 및 단가가 비싼 가스가 사용될 경우 비용상승을 초래하는 문제가 있었다. 따라서, 대면적 기판처리에 적용하기에 어려움이 있었다.

이에 종래의 다이렉트 타입에서 지적되어온 피처리물에 손상을 주는 아크(arc)나 스트리머(streamer)를 제어할 수 있으며, 리모트 타입이 안고 있는 처리효율의 저하를 극복하여, 대면적의 기판처리에도 적용될 수 있는 고생산성의 대기압 플라즈마 장치의 개발이 요청되어 왔다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기존의 대기압 플라즈마 발생장치에 비해 피처리물에 손상을 유발하는 스트리머나 아크를 제어할 수 있으며, 전극면적의 확장을 통해 플라즈마 밀도를 증가시키고, 플라즈마 분사길이의 향상을 통해 처리면적 및 처리속도를 배가시킬 수 있으며, 가스의 재생사용이 가능한 시스템을 구비하여 단가가 비싼 가스의 이용시 발생하는 비용문제를 해결할 수 있는 대기압 플라즈마 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치는, 외부의 가스공급부와 연결되어 반응가스 또는 분위기 가스를 유입하기 위한 가스 유입구를 구비한 챔버와; 챔버 외부의 접지단과 연결되며, 양면전극으로 챔버의 중앙에 설치되는 중앙 그라운드 전극과; 챔버 외부의 전원공급부와 연결되며, 챔버 내에 중앙 그라운드 전극의 양측으로 소정 간격 이격되어 상기 중앙 그라운드 전극과 대향하도록 설치되며, 하부면이 하부 그라운드 전극의 설치방향을 따라 연장된 형상을 구비하는 제1 및 제2 측면 파워전극과; 챔버 외부의 접지단과 연결되며, 챔버의 하측에 상기 중앙 그라운드 전극과 제1 및 제2 측면 파워전극에 수직한 방향으로 설치되고, 발생된 플라즈마를 챔버의 외부로 분사하는 플라즈마 분사구가 형성된 하부 그라운드 전극을 구비하여, 챔버 내에 가스공급와 함께 전원공급부로부터 제1 및 제2 측면 파워전극으로 전원이 인 가됨에 따라, 상기 제1, 2 측면 파워전극과 중앙 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극 사이의 공간에 발생된 플라즈마가 하부 그라운드 전극의 플라즈마 분사구를 통해 외부로 분사되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 대기압 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 하부 그라운드 전극의 플라즈마 분사구는 금속(metal)으로 코팅되고, 모세관(capillary) 또는 슬릿(slit) 형태로 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 대기압 플라즈마 발생장치는, 외부의 가스공급부와 연결되어 반응가스 또는 분위기 가스를 유입하기 위한 가스 유입구를 구비한 챔버와; 챔버 외부의 접지단과 연결되며, 양면전극으로 챔버의 중앙에 설치되는 중앙 그라운드 전극과; 챔버 외부의 전원공급부와 연결되며, 챔버 내에 중앙 그라운드 전극의 양측으로 소정 간격 이격되어 상기 중앙 그라운드 전극과 대향하도록 설치되며, 하부면이 하부 그라운드 전극의 설치방향을 따라 연장된 형상을 구비하는 제1 및 제2 측면 파워전극과; 챔버 외부의 접지단과 연결되며, 챔버 외부의 하측에 상기 중앙 그라운드 전극과 제1 및 제2 측면 파워전극에 수직한 방향으로 설치되는 하부 그라운드 전극을 구비하여, 챔버 내에 가스공급와 함께 전원공급부로부터 제1 및 제2 측면파워전극으로 전원이 인가됨에 따라, 상기 제1 및 제2 측면 파워전극과 상기 중앙 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극 간의 공간에 플라즈마 방전이 일어나도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 측면 파워전극의 하부는, 상기 하부 그라운드 전극에 대향하여 각각 챔버의 중심방향에서 측면방향으로 연장 된 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중앙 그라운드 전극과 제1 및 제2 측면 파워전극은 절연물질로 코팅되는 것이 바람직하며, 상기 제1 및 제2 측면 파워전극의 상기 중앙 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극과의 대향면에는 복수의 돌기를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 상술한 실시예들에 의한 대기압 플라즈마 발생장치는, 챔버의 하측으로부터 피처리물과의 반응 후에 남겨진 잔여가스를 이동시키기 위한 배기통로와; 상기 배기통로와 연결된 가스관을 통해서 배기통로를 거쳐 이동되는 잔여가스를 수집하는 회수시스템과; 상기 회수시스템으로부터 수집된 가스를 이송받아 재생처리하는 리사이클 시스템을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 리사이클 시스템은 챔버의 가스 유입구와 가스 공급라인을 통해 연결되어, 리사이클 시스템에서 재생처리된 가스가 챔버의 내부로 재공급되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치에 의하면, 대기압 상태에서 미세 스트리머(streamer)나 아킹(arcing)과 같은 전기적 충격으로부터 피처리물의 표면이 손상되는 것을 방지함과 동시에, 소량의 식각 가스를 사용하여 고밀도의 대면적 플라즈마를 안정적으로 균일하게 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 피처리물의 처리 후 잔여 가스를 재사용할 수 있는 시스템을 구비함으로써, 환경오염을 줄이고 공정비용을 절감할 수 있게 된다.

더욱이, 대기압 조건에서 균일하고 안정적인 특성의 고밀도 플라즈마를 대면적으로 생성할 수 있는 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치에 의하면, TFT-LCD의 표면 식각 공정 및 표면 크리닝 공정을 대기압 플라즈마로 대체할 수 있게 함으로써, 공정시간을 줄이고 단가를 낮추는 것이 가능해진다.

첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치의 구성을 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 상부에 가스 유입구(401)를 구비한 챔버(400)와, 양면전극으로서 챔버의 중앙에 설치되는 중앙 그라운드 전극(100)과, 상기 중앙 그라운드 전극의 양측으로 소정 간격 이격되어 대향하도록 설치되는 제1 측면 파워전극(201) 및 제2 측면 파워전극(202)과, 플라즈마 분사구(301)를 구비하고 챔버(400)의 하측에 설치되는 하부 그라운드 전극(300)을 구비하는 구성으로 이루어진다. 여기서 제1 및 제2 파워전극(201, 202)은 챔버 외부의 전원공급부(10)와 연결되며, 중앙 그라운드 전극(100) 및 하부 그라운드 전극(300)은 챔버 외부의 접지단(20)과 연결된다. 또한, 상기 가스 유입구(401)는 반응가스(예컨대, 식각가스) 또는 분위기 가스를 챔버 내로 유입시키기 위하여 외부의 가스 공급부와 연결되도록 구성할 수 있다.

상기 중앙 그라운드 전극(100)과 제1, 2 측면 파워전극(201, 202), 하부 그라운드 전극(300)은 스테인리스 스틸(stainless steel) 또는 구리(Cu)와 같은 재질로 구성할 수 있다. 또한, 이들 전극면은 그 표면을 절연물질로 코팅하여 플라즈마가 균일하게 발생되도록 한다. 한편, 전원공급부(10)에 의해 제1, 2 측면 파워전극(201, 202)에 가해지는 전원의 크기는 수 킬로 볼트(kV) 내지 수십 킬로 볼트(kV)가 될 수 있다.

상기와 같은 구성을 구비하여, 챔버(400) 내로 가스가 공급되고 전원공급부(10)로부터 제1 및 제2 측면 파워전극으로 전원이 인가되면, 상기 제1, 2 측면 파워전극(201, 202)과 중앙 그라운드 전극(100) 사이의 공간 및 제1, 2 측면 파워전극(201, 202)과 하부 그라운드 전극(300) 사이의 공간에서는 플라즈마 방전이 일어나게 되는데, 이때 발생된 플라즈마는 하부 그라운드 전극(300)에 마련된 플라즈마 분사구(301)를 통해서 챔버의 하측 외부로 배출된다.

즉, 제1, 2 측면 파워전극(201, 202)과 중앙 그라운드 전극(100) 사이의 공간에서 분해된 가스와 발생된 플라즈마를 토대로, 제1, 2 측면 파워전극(201, 202)의 하면과 하부 그라운드 전극(300) 사이에서도 방전을 일으켜 고밀도의 플라즈마를 생성할 수 있게 되며, 생성된 고밀도 플라즈마는 압력차에 의해 하부 그라운드 전극(300)의 플라즈마 분사구(301)를 통해서 분사되도록 구성된다. 상기 구성은 리모트 타입(remote type)의 처리방식으로서, 피처리물(기판)(30)은 하부 그라운드 전극(300)의 하측에 배치되어 하부 그라운드 전극(300)의 플라즈마 분사구(301)를 통해 배출되는 플라즈마에 의해 표면처리된다.

이와 같은 구성을 통하여, 고밀도 대면적 플라즈마가 일정의 분사압으로 방출되어 기판 등의 표면처리를 수행할 수 있게 되므로, 기존의 리모트 타입 대기압 플라즈마의 처리면적의 한계성을 극복할 수 있게 되며, 처리속도 향상을 도모할 수 있게 된다.

상기 플라즈마 분사구(301)는, 그 형태에 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 예를 들면 하부 그라운드 전극(300) 면에 형성된 다수의 홀(hole) 형태로 구비될 수 있으며, 분사구의 표면은 금속(metal)으로 코팅하여 미세 스트리머(streamer)나 아킹(arcing)을 방지하도록 한다.

바람직하게는, 상기 하부 그라운드 전극(300)은 그 표면을 절연물질( dielectric material )로 코팅하되 플라즈마 분사구(301)는 금속( metal )으로 코팅하여, 절연물질 사이에 금속이 코팅된 형태로 구성할 수 있다. 택일적으로, 상기 하부 그라운드 전극(300)을 절연물질로 코팅하되 플라즈마 분사구(301)는 상기 절연물질 코팅층의 하부에 금속( metal )이 코팅된 형태로 구성하는 것도 가능하다.

도 2(a)~(c)에 하부그라운드 전극의 플라즈마 분사구(301)의 예시적인 형태를 나타내었다. 도시된 바와 같이, 플라즈마 분사구(301)는 다양한 패턴의 모세관(capillary) 또는 슬릿(slit) 형상 중에서 선택되는 일 형태로 구성될 수 있으며, 모세관과 슬릿 형상의 조합구성으로 형성하는 것도 가능하다. 이와 같은 분사구의 형태는 플라즈마 발생시 하부 그라운드 전극 모듈 내부의 압을 만들어 주어 플라즈마 배출시 분사영역을 확장시켜 준다.

한편, 상기 제1 및 제2 측면 파워전극(201, 202)의 하부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하부 그라운드 전극(300)에 대향하여 각각 챔버의 중심방향에서 측면방향으로 연장된 형상으로 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하부 그라운드 전극(300)과 대향되도록 제1 및 제2 측면 파워전극(201, 202)의 하부가 휘어진 형상이 되도록 함으로써, 챔버 상부의 좁은 영역에서 발생된 플라즈마가 하부로 내려와 하부 그라운드 전극과의 대향면에서 더 높은 밀도 및 대면적 플라즈마로 생성될 수 있는 것이다.

도 3은 도 1에 도시된 확장형 파워전극을 구비한 플라즈마 발생장치의 구성에 있어서, 챔버 양측의 제1 및 제2 측면 파워전극의 변형예를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 제1 및 제2 측면 파워전극(201, 202)의 상기 중앙 그라운드 전극(100) 및 하부 그라운드 전극(300)과의 대향면에는 방전이 잘 일어나도록 뾰족한 형상의 복수의 돌기(201a, 202a)가 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 파워전극(201, 202) 면에 형성된 돌기(201a, 202a)는 낮은 전압에서도 플라즈마 발생이 용이하도록 작용하며, 전극의 표면적을 넓게 하여 발생 플라즈마 밀도를 향상시켜 처리효율을 높이도록 기능한다. 바람직하게는, 돌기 전체를 절연물질(dielectric material)로 코팅하거나 절연체 구조물을 구비시킴으로써, 플라즈마가 균일하게 발생되도록 구성한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(201a, 202a)는 삼각뿔 형상으로 형성될 수 있으며, 복수의 열과 행을 이루도록 규칙적으로 배치하는 것이 바람직하다. 또한 돌기는 첨단(尖端)이 점으로 된 핀 형상, 원뿔 또는 다각뿔을 포함하는 첨형으 로 이루어질 수 있으며, 선택적으로 다각기둥 형상으로 하는 것도 가능하다

한편, 필요에 따라서는 중앙 그라운드 전극(100)과 제1 측면 파워전극(201) 사이의 공간과, 중앙 그라운드 전극(100)과 제2 측면 파워전극(202) 사이의 공간을 물리적으로 분리시키고, 가스 유입구(401)가 상기 분리된 각 공간의 상부에 각각 마련되도록 구성함으로써, 챔버 내 좌측과 우측 부분에 서로 다른 종류의 가스를 주입하여 서로 다른 플라즈마 처리가 이루어지도록 구성하는 것도 가능하다. 예컨대, 일측에서는 표면 세정을 행한 후에, 타측에서는 에칭이나 증착 공정을 수행하는 등 인라인 시스템(in-line system)으로 운용할 수도 있을 것이다.

도 5는 본 발명에 의한 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치의 응용 실시예를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 하부 그라운드 전극(300)을 챔버(400)의 외부 하측에 설치하고 상기 하부 그라운드 전극(300) 위에 피처리물(기판)을 위치시킴으로써, 중앙 그라운드 전극(100)과 제1, 2 측면 파워전극(201, 202), 제1, 2 측면 파워전극(201, 202)과 하부 그라운드 전극(300) 간에 발생된 플라즈마를 이용하여 피처리물의 표면처리가 수행되도록 구성하는 것도 가능하다. 이와 같은 구조는 피처리물의 처리속도를 향상시킬 수 있는 특징이 있다. 하부 그라운드 전극(300)의 구성을 제외한 기타 돌기의 형성구조 등은 도 3의 실시예에서와 동일하게 구성할 수 있다.

또한, 도 5의 실시예에 있어서도, 중앙 그라운드 전극(100)과 제1 측면 파워전극(201) 사이의 공간과, 중앙 그라운드 전극(100)과 제2 측면 파워전극(202) 사이의 공간을 물리적으로 분리시키고, 가스 유입구(401)가 상기 분리된 각 공간의 상부에 각각 마련되도록 구성함으로써, 챔버 내 좌측과 우측 부분에 서로 다른 종류의 가스를 주입하여 서로 다른 플라즈마 처리가 이루어지도록 하는 것이 가능하다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치의 실시예들은, 챔버(400)의 하측으로부터 피처리물과의 반응 후에 남겨진 잔여가스를 이동시키기 위한 배기통로(500)와, 상기 배기통로와 연결된 가스관(50)을 통해서 배기통로를 거쳐 이동되는 잔여가스를 수집하는 회수시스템(600)과, 상기 회수시스템(600)으로부터 수집된 가스를 이송받아 재생처리하는 리사이클 시스템(700)을 더 구비할 수 있다.

이 경우, 리사이클 시스템(700)으로부터 재생처리된 가스를 챔버(400) 내부로 도입하기 위해서는, 상기 리사이클 시스템(700)과 챔버의 가스 유입구(401)를 서로 연결하여 재생처리된 가스가 이송되는 가스 공급라인(40)이 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 배기통로(500)는 챔버(400)의 하측으로부터 챔버의 외주면을 따라 챔버의 상측으로 연장되도록 형성할 수 있다.

이와 같이, 피처리물의 처리 후 남겨진 잔여 가스가 배기통로(500)를 따라 가스관(50)을 통해서 회수시스템(600)에 수집되고, 다시 리사이클 시스템(700)에서 재생처리되어 플라즈마 발생에 재사용되도록 함으로써, 소량의 가스를 사용하여 필요한 공정을 수행할 수 있게 되어 환경오염을 줄일 수 있게 된다. 또한, 고가의 가스를 사용하여야 할 경우 처리 후 잔여가스를 재사용할 수 있게 되어 고비용의 문제를 해결할 수 있게 되며, 연속공정 시에는 공정 단가를 절감할 수 있게 되는 이 점도 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

본 발명의 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치에 의하면, 대기압 상태에서 미세 스트리머(streamer)나 아킹(arcing)과 같은 전기적 충격으로부터 피처리물의 표면이 손상되는 것을 방지함과 동시에, 소량의 식각 가스를 사용하여 고밀도의 대면적 플라즈마를 안정적으로 균일하게 발생시킬 수 있어, 대면적의 기판 식각에도 적용할 수 있게 된다.

또한, 피처리물의 처리 후 잔여 가스를 재사용할 수 있는 시스템을 구비함으로써, 환경오염을 줄이고 공정비용을 절감할 수 있게 된다.

더욱이, 대기압 조건에서 균일하고 안정적인 특성의 고밀도 플라즈마를 대면적으로 생성할 수 있는 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치에 의하면, TFT-LCD의 표면 식각 공정 및 표면 크리닝 공정을 대기압 플라즈마로 대체할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치의 구성을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 의한 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치에 있어서, 하부그라운드 전극의 플라즈마 분사구의 형태를 예시적으로 나타내는 도면,

도 3은 도 1에 도시된 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치의 구성에 있어서, 챔버 양측의 제1 및 제2 측면 파워전극의 변형예를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 의한 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치의 파워전극에 구비된 돌기의 형성구조를 나타내는 도면,

도 5는 본 발명에 의한 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치의 응용 실시예를 나타내는 도면.

Claims (13)

1. 외부의 가스공급부와 연결되어 반응가스 또는 분위기 가스를 유입하기 위한 가스 유입구를 구비한 챔버와;

   챔버 외부의 접지단과 연결되며, 양면전극으로 챔버의 중앙에 설치되는 중앙 그라운드 전극과;

   챔버 외부의 전원공급부와 연결되며, 챔버 내에 중앙 그라운드 전극의 양측으로 소정 간격 이격되어 상기 중앙 그라운드 전극과 대향하도록 설치되며, 하부면이 하부 그라운드 전극의 설치방향을 따라 연장된 형상을 구비하는 제1 및 제2 측면 파워전극과;

   챔버 외부의 접지단과 연결되며, 챔버의 하측에 상기 중앙 그라운드 전극과 제1 및 제2 측면 파워전극에 수직한 방향으로 설치되고, 발생된 플라즈마를 챔버의 외부로 분사하는 플라즈마 분사구가 형성된 하부 그라운드 전극을 구비하여,

   챔버 내에 가스공급와 함께 전원공급부로부터 제1 및 제2 측면 파워전극으로 전원이 인가됨에 따라, 상기 제1, 2 측면 파워전극과 중앙 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극 사이의 공간에 발생된 플라즈마가 하부 그라운드 전극의 플라즈마 분사구를 통해 외부로 분사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 하부 그라운드 전극은 절연물질(dielectric material)로 코팅되되, 상기 플라즈마 분사구는 절연물질의 사이에 금속(metal)이 코팅된 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 하부 그라운드 전극은 절연물질(dielectric material)로 코팅되되, 상기 플라즈마 분사구는 절연물질 코팅층의 하부에 금속(metal)이 코팅된 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.
4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,

   상기 플라즈마 분사구는 하부 그라운드 전극에 모세관(capillary) 또는 슬릿(slit) 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.
5. 외부의 가스공급부와 연결되어 반응가스 또는 분위기 가스를 유입하기 위한 가스 유입구를 구비한 챔버와;

   챔버 외부의 접지단과 연결되며, 양면전극으로 챔버의 중앙에 설치되는 중앙 그라운드 전극과;

   챔버 외부의 전원공급부와 연결되며, 챔버 내에 중앙 그라운드 전극의 양측으로 소정 간격 이격되어 상기 중앙 그라운드 전극과 대향하도록 설치되며, 하부면이 하부 그라운드 전극의 설치방향을 따라 연장된 형상을 구비하는 제1 및 제2 측면 파워전극과;

   챔버 외부의 접지단과 연결되며, 챔버 외부의 하측에 상기 중앙 그라운드 전극과 제1 및 제2 측면 파워전극에 수직한 방향으로 설치되는 하부 그라운드 전극을 구비하여,

   챔버 내에 가스공급와 함께 전원공급부로부터 제1 및 제2 측면파워전극으로 전원이 인가됨에 따라, 상기 제1 및 제2 측면 파워전극과 상기 중앙 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극 간의 공간에 플라즈마 방전이 일어나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.
6. 제1 항 또는 제5 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 측면 파워전극의 하부는, 상기 하부 그라운드 전극에 대향하여 각각 챔버의 중심방향에서 측면방향으로 연장된 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 중앙 그라운드 전극과 제1 및 제2 측면 파워전극은 절연물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 측면 파워전극의 상기 중앙 그라운드 전극 및 하부 그라운드 전극과의 대향면에는 복수의 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.
9. 제8 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 측면 파워전극 면에 형성된 돌기는 절연물질(dielectric material)로 코팅되거나, 절연체 구조물을 구비하는 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.
10. 제9 항에 있어서,

    상기 중앙 그라운드 전극과 제1 및 제2 측면 파워전극 사이의 각 영역은 물리적으로 서로 분리되고, 상기 가스 유입구는 상기 분리된 각 영역의 상부에 구비되는 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.
11. 제6 항에 있어서,

    챔버의 하측으로부터 피처리물과의 반응 후에 남겨진 잔여가스를 이동시키기 위한 배기통로와;

    상기 배기통로와 연결된 가스관을 통해서 배기통로를 거쳐 이동되는 잔여가스를 수집하는 회수시스템과;

    상기 회수시스템으로부터 수집된 가스를 이송받아 재생처리하는 리사이클 시스템을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.
12. 제11 항에 있어서,

    상기 리사이클 시스템은 챔버의 가스 유입구와 가스 공급라인을 통해 연결되어, 리사이클 시스템에서 재생처리된 가스가 챔버의 내부로 재공급되도록 구성한 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.
13. 제12 항에 있어서,

    상기 배기통로는 챔버의 하측으로부터 챔버의 외주면을 따라 챔버의 상측으로 연장되도록 형성한 것을 특징으로 하는 확장형 파워전극을 구비한 대기압 플라즈마 발생장치.

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