KR20150056671A - 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기 - Google Patents
다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20150056671A KR20150056671A KR1020130131275A KR20130131275A KR20150056671A KR 20150056671 A KR20150056671 A KR 20150056671A KR 1020130131275 A KR1020130131275 A KR 1020130131275A KR 20130131275 A KR20130131275 A KR 20130131275A KR 20150056671 A KR20150056671 A KR 20150056671A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- plasma
- reactor body
- power supply
- atmospheric
- plasma generator
- Prior art date
Links
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 title abstract description 20
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 8
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 33
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 33
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
- H05H1/2418—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the electrodes being embedded in the dielectric
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32348—Dielectric barrier discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32458—Vessel
- H01J37/32522—Temperature
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
본 발명은 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기에 관한 것이다. 본 발명의 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기는 접지로 연결되고 내부에서 발생된 플라즈마를 둘 이상의 외부 방향으로 배출하기 위한 복수 개의 개구부가 구비된 반응기 몸체; 반응기 몸체의 내측면과 마주하도록 반응기 몸체의 내에 구비되는 하나 이상의 전원 전극; 반응기 몸체와 전원 전극 사이에 구비되는 유전체부; 및 전원 전극으로 전원을 공급하기 위한 전원 공급원을 포함하여 대기압에서 플라즈마를 형성한다. 본 발명의 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기를 이용하면 대기압과 상온에서 플라즈마를 발생하고 피처리물을 처리할 수 있다. 또한 다방향으로 형성된 개구부를 통해 플라즈마가 배출되므로 대면적의 플라즈마를 배출하여 다량의 피처리물을 처리할 수 있다. 또한 대기압에서 플라즈마를 생성하기 때문에 고가의 진공장비를 구비하지 않아도 되어 경제적이다.
Description
본 발명은 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유전체 장벽 방전을 이용하여 대기압에서 플라즈마를 발생하는 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기에 관한 것이다.
산업적으로 사용되는 플라즈마는 저온 플라즈마와 열 플라즈마로 나눌 수 있는데 저온 플라즈마의 경우 반도체 제조 공정에서 가장 널리 사용되고 있으며, 열 플라즈마는 금속의 절단 등에 응용하고 있다.
열 플라즈마(Thermal plasma)는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자로 구성된 기체로 구성입자가 1,000~20,000℃와 100~2,000m/s를 갖는 고속의 제트 불꽃 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열 플라즈마의 특성을 이용하여, 재래식 기술에서는 만들 수 없는 다양하고 효율적인 고온 열원이나 물리 화학 반응기로 사용되어, 여러 산업분야에서 이용 되고 있다. 열 플라즈마의 대표적인 발생법 으로서는 직류 또는 교류 Arc 방전을 발생하는 플라즈마 장치와 고주파(Radio Frequency)자장에 의한 고주파 플라즈마가 주로 이용되고 있다.
저온 플라즈마는 반도체 제조, 금속 및 세라믹 박막제조, 물질합성 등 다양한 활용성을 가지고 있는데, 대부분 저압에서 생성된다. 대기압 플라즈마는 대기압에서 저온의 플라즈마를 얻음으로써 진공유지, 처리물 장입과 관련된 장비 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 배연가스 처리 및 공기청정과 같이 분야도 더 넓다. 대기압 플라즈마는 펄스 코로나방전과 유전체 장벽방전으로 주로 발생된다.
대기압 플라즈마는 기체의 압력을 100Torr부터 대기압(760 Torr)이상 가지 유지하면서 저온 플라즈마를 발생하는 기술을 의미한다. 대기압 플라즈마 시스템은 고가의 진공 장비를 필요로 하지 않기 때문에 경제적이며 펌핑(pumping)없고, 인라인 형태로 공정이 가능하므로 생산성을 극대화할 수 있는 플라즈마 시스템을 개발 할 수 있다. 대기압 플라즈마 시스템을 사용하는 응용분야로는 초고속 에칭&코팅기술, 반도체 패키징, 디스플레이, 물질의 표면 개질 및 코팅 그리고 나노분말 생성, 유해가스 제거 및 산화성 기체의 생성 등 여러 응용분야가 있다.
이 중 유전체 장벽 방전(DBD: Dielectric Barrier Discharge)은 기존의 진공플라즈마에 비해 100~1000배 이상 높은 반응 활성종(radical)의 농도를 구현할 수 있으면서도 온도가 상온~150℃로 낮아서 폴리머, 유리 및 저융점 금속의 표면처리에 적합니다. 유전체 장벽 방전의 특성은 유전체 층을 두 전극 중의 하나, 또는 모두에 설치하는 것이다. 유전체는 방전의 적당한 기능을 부여하는데 중요하다. 방전 전극간의 한 위치에서 이온화가 일어나면 운반된 전하들이 유전체에 축적된다. 이러한 전하에 기인한 전장들은 전극간의 전장을 감소시키고, 수 나노초가 지난 다음 전류의 흐름을 차단한다. 전류의 펄스 지속시간은 압력, 가스의 이온화 특성 및 유전체의 특성에 의존한다. 유전체는 두 가지 기능을 가진다. 유전체는 한 마이크로방전에 의해 전해진 전하량을 제한하고 마이크로 방전이 전극 전체로 퍼지도록 하는 것이다. 이 방식의 가장 큰 특징은 방전공간 상에 국부적으로 전류밀도가 높은 스트리머(streamer)에 의한 마이크로 방전이 존재한다는 것이다.
유전체 장벽은 대기압에서 아주 큰 비-평형 조건에서 동작하고, 고 출력 방전을 할 수 있으며 복잡한 펄스 전력 공급기가 없어도 되기 때문에 산업체에서 널리 이용되고 있는데, 오존 발생, 이산화탄소 레이저, 자외선 광원, 오염물질 처리 등에 널리 응용되고 있다. 특히, 유전체 장벽은 물질 표면을 처리하는데 널리 이용되고 있으며 이러한 표면 처리를 통해서 인쇄나 접착 특성이 더 좋은 표면을 만들 수 있다. 유전체 장벽은 대기압과 상온에서 방전 가능하기 때문에 물질 표면 처리의 경우 거의 모든 처리가 유전체 장벽 방전을 통해 이루어지고 있다. 특히 먼지가 많은 환경에서 작동될 때 대기압 근처 또는 그 이상에서 동작하는 것은 진공 장비를 유지하기에 어렵고 예산이 드는 것을 요구하지 않는 장점을 제공한다.
본 발명의 목적은 유전체 장벽 방전을 통해 발생된 플라즈마를 반응기 몸체의 다방향으로 배출함으로써 대기압에서 피처리물을 처리할 수 있는 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기에 관한 것이다. 본 발명의 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기는 접지로 연결되고 내부에서 발생된 플라즈마를 둘 이상의 외부 방향으로 배출하기 위한 복수 개의 개구부가 구비된 반응기 몸체; 반응기 몸체의 내측면과 마주하도록 반응기 몸체의 내에 구비되는 하나 이상의 전원 전극; 반응기 몸체와 전원 전극 사이에 구비되는 유전체부; 및 전원 전극으로 전원을 공급하기 위한 전원 공급원을 포함하여 대기압에서 플라즈마를 형성한다.
또는 전원 공급원으로부터 하나 이상의 전원 전극으로 전류를 분배하는 전류 분배회로를 포함한다.
그리고 유전체부는 박스 형태로 형성되고 전원 전극이 내부에 매설된다.
또는 다방향 대기압 플라즈마 발생기는 상기 전원 전극의 과열을 방지하기 위한 냉각채널을 포함한다.
그리고 반응기 몸체는 가스 공급원으로부터 공정가스를 공급받기 위한 가스 주입구와 배기가스를 배출하기 위한 가스 배출구를 포함한다.
본 발명의 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기를 이용하면 대기압과 상온에서 플라즈마를 발생하고 피처리물을 처리할 수 있다. 또한 다방향으로 형성된 개구부를 통해 플라즈마가 배출되므로 대면적의 플라즈마를 배출하여 다량의 피처리물을 처리할 수 있다. 또한 대기압에서 플라즈마를 생성하기 때문에 고가의 진공장비를 구비하지 않아도 되어 경제적이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 대기압 플라즈마 발생기의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 전류 분배 회로를 포함하는 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 도면이다.
도 4는 독립된 전원 공급원을 포함하는 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 도면이다.
도 5는 유전체 박스에 전원 전극이 매설된 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 냉각 채널을 갖는 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 도면이다.
도 8은 대기압 플라즈마 발생기가 구비된 탄소섬유 표면처리 장치의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 탄소섬유 표면처리 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11은 이동모듈이 구비된 대기압 플라즈마 발생기의 상, 하부를 도시한 도면이다.
도 12는 대기압 플라즈마 발생기가 구비된 탄소섬유 표면처리 장치의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 대기압 플라즈마 발생기의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 전류 분배 회로를 포함하는 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 도면이다.
도 4는 독립된 전원 공급원을 포함하는 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 도면이다.
도 5는 유전체 박스에 전원 전극이 매설된 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 냉각 채널을 갖는 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 도면이다.
도 8은 대기압 플라즈마 발생기가 구비된 탄소섬유 표면처리 장치의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 탄소섬유 표면처리 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11은 이동모듈이 구비된 대기압 플라즈마 발생기의 상, 하부를 도시한 도면이다.
도 12는 대기압 플라즈마 발생기가 구비된 탄소섬유 표면처리 장치의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 대기압 플라즈마 발생기의 단면을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 대기압 플라즈마 발생기(100)는 반응기 몸체(102), 제1, 2 전원 전극(112, 114), 제1, 2 유전체판(132, 134) 및 전원 공급원(152)으로 구성된다.
반응기 몸체(102)는 접지(101)로 연결되며 내부에 플라즈마 방전 공간을 갖는다. 반응기 몸체(102)는 가스 주입구(106)와 가스 배출구(108)가 구비된다. 가스 공급원(107)은 가스 주입구(106)와 연결되어 가스 주입구(106)를 통해 반응기 몸체(102) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 배출구(108)는 배기 펌프(109)와 연결되고, 가스 배출구(108)를 통해 반응기 몸체(102) 내부의 배기 가스를 외부로 배출한다. 반응기 몸체(102)는 하나 이상의 면에 슬릿 형태의 복수 개의 개구부(104)가 형성된다. 복수 개의 개구부(104)는 반응기 몸체(102)의 일면에 소정의 간격을 갖도록 병렬 배열된다. 반응기 몸체(102) 내부에서 생성된 플라즈마는 복수 개의 개구부(104)를 통해 반응기 몸체(102) 외부로 배출된다. 다시 말해, 반응기 몸체(102) 내부에서 생성된 플라즈마는 개구부(104)를 통해 반응기 몸체(102)의 외부로 배출되어 피처리물을 처리한다. 여기서, 개구부(104)는 플라즈마가 배출되기 위한 구성으로 슬릿 형태, 관통홀 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
제1, 2 전원 전극(112, 114)은 반응기 몸체(102)의 내측면과 소정의 간격으로 이격되면서 반응기 몸체(102)의 내측면과 각각 마주하도록 반응기 몸체(102) 내에 구비된다. 제1, 2 전원 전극(112, 114)은 반응기 몸체(102)의 마주하는 양면에 대응되도록 설치된다. 제1, 2 전원 전극(112, 114)과 마주하는 반응기 몸체(102)에 면에 복수 개의 개구부(104)가 형성되어 반응기 몸체(102) 내부에서 발생된 플라즈마가 개구부(104)를 통해 반응기 몸체(102) 외부로 배출될 수 있도록 한다. 제1, 2 전원 전극(112)은 면 전극 형태로 형성되며, 전원 공급원(152)으로부터 전원을 공급받아 접지로 연결된 반응기 몸체(102)와의 사이에서 플라즈마 방전이 이루어진다. 제1, 2 전원 전극(112, 114)는 스테인리스, 알루미늄, 구리 등의 도체 금속을 사용하여 제작할 수 있다.
제1, 2 유전체판(132, 134)은 각각 제1, 2 전원 전극(112, 114)에 설치되는데, 제1, 2 유전체판(132, 134)은 제1, 2 전원 전극(112 114)과 반응기 몸체(102) 사이에 위치된다. 제1, 2 유전체판(132, 134)과 반응기 몸체(102) 사이에는 플라즈마 방전 영역이 형성된다. 제1, 2 유전체판(132, 134) 역시 제1, 2 전원 전극(112, 114)과 동일한 형태로 사각의 판형으로 형성된다. 제1, 2 유전체판(132, 134)의 형상은 사각 이외에도 원형 또는 다각의 평판 형상을 가질 수 있으며, 유리, 알루미늄, 질화붕소, 탄화규소, 질화규소, 석영, 산화마그네슘 등과 같은 유전체 재료로 제작할 수 있다.
전원 공급원(152)은 제1, 2 전원 전극(112, 114)에 연결되어 무선 주파수 전원을 공급한다. 전원 공급원(152)은 임피던스 정합기(154)를 통해 제1, 2 전원 전극(112, 114)과 연결된다. 제1, 2 전원 전극(112, 114)은 하나의 급전 라인(150)으로 연결되고, 전원 공급원(152)은 급전 라인(150)과 전기적으로 연결되어 급전 라인(150)을 통해 제1, 2 전원 전극(112, 114)으로 무선 주파수 전원을 공급한다.
반응기 몸체(102) 내부에는 전원 공급원(152)으로부터 전력을 공급받은 제1, 2 전원 전극(112, 114)과 접지로 연결된 반응기 몸체(102) 사이에서 방전된 플라즈마가 생성된다. 여기서, 유전체로 구성된 제1, 2 유전체판(132, 134)의 내부 분극현상에 의해 플라즈마 전개가 균일하게 이루어진다. 균일하게 생성된 플라즈마는 복수 개의 개구부(104)를 통해 반응기 몸체(102)의 외부로 배출된다. 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 발생기(100)는 양면 또는 다면에 플라즈마가 배출되는 개구부(104)가 구비되어 있어, 다수의 반도체 웨이퍼나 액정 글라스 판과 같은 피처리 기판을 한 번에 플라즈마 처리할 수 있다.
도 3은 전류 분배 회로를 포함하는 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 대기압 플라즈마 발생기(100c)는 제1, 2 전원 전극(112, 114)으로 전류를 균일하게 분배하기 위한 전류분배회로(155)를 포함한다. 전류분배회로(155)는 임피던스 정합기(154)를 통해 전원 공급원(152)으로부터 공급되는 전류를 제1, 2 전원 전극(112, 114)에 각각 균일하게 분배할 수 있도록 한다. 제1, 2 전원 전극(112, 114)에 공급되는 전류가 균일하게 분배되지 않으면, 제1, 2 전원 전극(112, 114) 각각의 방전 영역에서 발생되는 플라즈마도 균일하게 방전되지 않는다. 그러나, 전류분배회로(155)에 의해 제1, 2 전원 전극(112, 114)으로 균일하게 전류가 분배되면 제1, 2 전원 전극(12, 114)에서 플라즈마가 균일하게 방전되어 양면의 개구부(104)를 통해 배출된다.
도 4는 독립된 전원 공급원을 포함하는 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 대기압 플라즈마 발생기(100d)는 제1, 2 전원 전극(112, 114)으로 각각 독립된 전원을 공급하는 제1, 2 전원 공급원(152a, 152b)를 포함한다. 제1, 2 전원 전극(112, 114)은 각각 제1, 2 임피던스 정합기(154a, 154b)를 통해 제1, 2 전원 공급원(152a, 152b)과 연결되어 독립적으로 무선 주파수 전원을 공급받을 수 있다. 여기서, 제1, 2 전원 공급원(152a, 152b)은 동일한 주파수의 전류를 제1, 2 전원 전극(112, 114)으로 공급할 수도 있고, 서로 다른 주파수의 전류를 제1, 2 전원 전극(112, 114)에 공급할 수도 있다.
도 5는 유전체 박스에 전원 전극이 매설된 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 대기압 플라즈마 발생기(100e)는 박스 형태로 형성된 유전체 박스(160) 내부에 제1, 2 전원 전극(112, 114)을 매설함으로써 형성할 수 있다. 유전체 박스(160)는 상기에 설명한 유전체판과 동일한 기능을 수행한다.
도 6 및 도 7은 냉각 채널을 갖는 대기압 플라즈마 발생기를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면 대기압 플라즈마 발생기(100f, 100g)는 제1, 2 전원 전극(112, 114)이 과열되는 것을 방지하기 위한 냉각채널(172)을 포함한다. 냉각채널(172)은 도 8과 같이 제1, 2 전원 전극(112, 114) 내부에 구비될 수도 있고, 도 9와 같이 유전체 박스(160)에 구비될 수도 있다. 대기압 플라즈마 발생기(100f, 100g)는 냉각수 공급원(170)으로부터 냉각채널(172)을 통해 냉각수를 공급받아 고온의 플라즈마에 의해 제1, 2 전원 전극(112, 114)이 과열되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
도 8은 대기압 플라즈마 발생기가 구비된 탄소섬유 표면처리 장치의 제1 실시예를 도시한 도면이고, 도 9는 도 8에 도시된 탄소섬유 표면처리 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9을 참조하면, 탄소섬유 표면처리 장치(200)는 처리실(210)과 처리실(210) 내에 구비되는 복수 개의 대기압 플라즈마 발생기(100)로 구성된다.
처리실(210)은 내부에 구비된 대기압 플라즈마 발생기(100)를 이용하여 처리실(210) 내부를 경유하는 탄소섬유를 플라즈마 처리한다. 처리실(210)은 일측으로는 탄소섬유(250)가 처리실(210) 내로 유입될 수 있도록 형성된 입구(212)와 처리실(210) 내에서 처리가 완료된 탄소섬유(250)가 처리실(210) 외부로 배출될 수 있도록 형성된 출구(213)를 갖는다. 탄소섬유(250)는 처리실(210)의 입구(212)로 유입되어 처리실(210) 내에서 표면처리된 후 출구(213)를 통해 처리실(210) 외부로 배출된다. 탄소섬유(250)는 처리실 측벽(216)에 설치된 롤러(218)에 의해 지지되면서 처리실(210) 하면을 형성하는 스테이지(220)와 평행을 이루면서 이동한다. 처리실(210)의 천정에는 처리실(210) 내부에서 형성된 불필요한 가스를 배출하기 위한 하나 이상의 배기구(211)가 형성된다.
복수 개의 대기압 플라즈마 발생기(100)는 처리실(210) 내부의 측벽(216)에 설치된다. 복수 개의 대기압 플라즈마 발생기(100)는 개구부(104)와 탄소섬유(250)와의 상대적 거리를 가변할 수 있는 이동모듈(260)이 각각 설치된다. 본 발명의 일 실시예에서는 복수 개의 대기압 플라즈마 발생기(100)가 탄소섬유(250)를 중심으로 교대적으로 양측으로 배치될 수 있다.
탄소섬유(250)는 여러 층으로 형성된 대기압 플라즈마 발생기(100) 사이를 통과하면서 지그재그로 이송된다. 먼저, 롤러(218)에 의해 스테이지(220)와 평행하게 이송되는 탄소섬유(250)는 상층에 위치한 대기압 플라즈마 발생기(100)의 개구부(104)에서 분사된 플라즈마에 의해 1차적으로 플라즈마 처리된다. 방향 전환 롤러(219)를 이용하여 처리된 탄소섬유(250)의 진행방향을 아래로 전환하여 1차 진행 방향과 반대방향으로 이동시킨다. 그러면 탄소섬유(250)는 상층에 설치된 대기압 플라즈마 발생기(100)와 하층에 설치된 대기압 플라즈마 발생기(100) 사이에서 이송된다. 그러므로 탄소섬유(250)는 상층의 대기압 플라즈마 발생기(100)와 하층의 대기압 플라즈마 발생기(100)에서 분사되는 플라즈마에 의해 2차적으로 플라즈마 처리된다. 또한 다시 방향 전환 롤러(219)를 이용하여 탄소섬유(250)를 하층으로 이송시킴으로써 3차적으로 플라즈마 처리를 수행한다.
결과적으로, 여러 번의 플라즈마 처리 공정이 수행되면서 탄소섬유(250)의 표면 처리 효율이 증대된다. 또한 양방향으로 플라즈마를 분사할 수 있는 대기압 플라즈마 발생기(100)를 이용하면 단방향으로 플라즈마를 분사하는 플라즈마 발생기의 설치 대수를 줄일 수 있어 설비 설치 비용을 절감할 수 있다. 또한 대기압 플라즈마 발생기(100)를 적층 구조로 설치하면, 일렬로 탄소섬유(250)를 이동하여 처리하는 시스템에 비해 작은 공간에서도 장치 설치가 가능해진다.
도 10 및 도 11은 이동모듈이 구비된 대기압 플라즈마 발생기의 상, 하부를 도시한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 대기압 플라즈마 발생기(100)는 일면과 타면에 복수 개의 개구부(104)가 구비된다. 복수 개의 개구부(104)를 통해 대기압 플라즈마 발생기(100) 내에서 발생되는 플라즈마가 외부로 배출되어 탄소섬유(250)를 처리한다. 대기압 플라즈마 발생기(100)와 탄소섬유(250) 사이의 간격을 조절하기 위한 이동모듈(260)이 구비된다. 이동모듈(260)은 반응기 몸체(102)와 처리실 측벽(216) 사이에 설치되어, 반응기 몸체(102)가 상하로 이동할 수 있도록 한다.
이동모듈(260)은 처리실 측벽(216)에 설치되는 베이스(261)와 베이스(261)와 수직을 이루도록 설치된 두 개의 브라켓(262, 263)과 브라켓(262, 263) 사이에 설치되는 하나 이상의 가이드 봉(264)과 가이드 봉(264)에 끼움 결합되어 가이드 봉(264)을 따라 상하로 이동하는 이동 부재(265) 및 반응기 몸체(102)가 장착되는 몸체 장착판(266)으로 구성된다. 또한 브라켓(263)에는 수동으로 회전시켜 이동부재(265)를 상하로 동작할 수 있는 조절핸들(267)이 구비된다.
이동모듈(260)은 조절핸들(267)을 회전시키면 이동부재(265)가 가이드 봉(264)을 따라 상하로 이동한다. 그러므로 이동부재(265)에 연결된 반응기 몸체(102) 또한 가이드 봉(264)을 따라 상하로 승,하강한다. 이동모듈(260)에 의해 플라즈마 챔버 몸체(102)가 상하로 이동되면 개구부(104)와 탄소섬유(250) 사이의 거리를 가변적으로 조절할 수 있다. 탄소섬유(250)와 개구부(104) 사이의 거리가 가까울수록 탄소섬유(250)는 분사되는 플라즈마의 영향을 많이 받게 된다. 결과적으로, 이동모듈(260)을 이용하여 대기압 플라즈마 발생기(100)를 승, 하강하면서 탄소섬유(250)와의 사이 간격을 조절함으로써 플라즈마 처리 효율을 조절할 수 있게 된다.
본 발명에서는 수동으로 조절핸들(267)을 동작하여 대기압 플라즈마 발생기(100)를 승, 하강 시키는 구조를 도시하였으나, 이는 하나의 실시예로써 자동으로 플라즈마 발생기를 승, 하강 시키는 구조를 사용 할 수도 있다.
도 12는 대기압 플라즈마 발생기가 구비된 탄소섬유 표면처리 장치의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 탄소섬유 표면처리장치(200a)는 제1 실시예와 동일한 구성으로 구성되고, 복수 개의 대기압 플라즈마 발생기(100)가 탄소섬유(250)를 중심으로 마주하도록 설치된다. 탄소섬유(250)는 양방향에서 플라즈마를 분사하는 대기압 플라즈마 발생기(100)에 의해 표면처리 되므로 처리 효율이 향상된다.
이상에서 설명된 본 발명의 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g: 대기압 플라즈마 발생기
101: 접지 102: 반응기 몸체
104: 개구부 106: 가스 주입구
107: 가스 공급원 108: 가스 배출구
109: 배기펌프 112, 114: 제1, 2 전원 전극
132, 132a: 제1 유전체판 134, 134a: 제2 유전체판
135: 관통홀 150: 급전라인
152: 전원 공급원 154: 임피던스 정합기
154a, 154b: 제1, 2 임피던스 정합기
152a, 152b: 제1, 2 전원 공급원 155: 전류분배회로
160, 160a: 유전체 박스 170: 냉각수 공급원
172: 냉각 채널 200, 200a: 탄소섬유 표면처리 장치
210: 처리실 211: 배기구
212: 입구 213: 출구
216: 측벽 218: 롤러
219: 방향전환 롤러 220: 스테이지
250: 탄소섬유 260: 이동모듈
261: 베이스 262, 263: 브라켓
264: 가이드 봉 265: 이동부재
266: 몸체 장착판 267: 조절핸들
101: 접지 102: 반응기 몸체
104: 개구부 106: 가스 주입구
107: 가스 공급원 108: 가스 배출구
109: 배기펌프 112, 114: 제1, 2 전원 전극
132, 132a: 제1 유전체판 134, 134a: 제2 유전체판
135: 관통홀 150: 급전라인
152: 전원 공급원 154: 임피던스 정합기
154a, 154b: 제1, 2 임피던스 정합기
152a, 152b: 제1, 2 전원 공급원 155: 전류분배회로
160, 160a: 유전체 박스 170: 냉각수 공급원
172: 냉각 채널 200, 200a: 탄소섬유 표면처리 장치
210: 처리실 211: 배기구
212: 입구 213: 출구
216: 측벽 218: 롤러
219: 방향전환 롤러 220: 스테이지
250: 탄소섬유 260: 이동모듈
261: 베이스 262, 263: 브라켓
264: 가이드 봉 265: 이동부재
266: 몸체 장착판 267: 조절핸들
Claims (5)
- 접지로 연결되고 내부에서 발생된 플라즈마를 둘 이상의 외부 방향으로 배출하기 위한 복수 개의 개구부가 구비된 반응기 몸체;
반응기 몸체의 내측면과 마주하도록 반응기 몸체의 내에 구비되는 하나 이상의 전원 전극;
반응기 몸체와 전원 전극 사이에 구비되는 유전체부; 및
전원 전극으로 전원을 공급하기 위한 전원 공급원을 포함하여 대기압에서 플라즈마를 형성하는 것을 특징으로 하는 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기. - 제1항에 있어서,
전원 공급원으로부터 하나 이상의 전원 전극으로 전류를 분배하는 전류 분배회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기. - 제1항에 있어서,
유전체부는 박스 형태로 형성되고 전원 전극이 내부에 매설되는 것을 특징으로 하는 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기. - 제1항에 있어서,
다방향 대기압 플라즈마 발생기는 전원 전극의 과열을 방지하기 위한 냉각채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기. - 제1항에 있어서,
반응기 몸체는 가스 공급원으로부터 공정가스를 공급받기 위한 가스 주입구와 배기가스를 배출하기 위한 가스 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130131275A KR101615494B1 (ko) | 2013-10-31 | 2013-10-31 | 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130131275A KR101615494B1 (ko) | 2013-10-31 | 2013-10-31 | 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150056671A true KR20150056671A (ko) | 2015-05-27 |
| KR101615494B1 KR101615494B1 (ko) | 2016-04-26 |
Family
ID=53391769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130131275A KR101615494B1 (ko) | 2013-10-31 | 2013-10-31 | 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101615494B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112838159A (zh) * | 2019-11-25 | 2021-05-25 | 馗鼎奈米科技股份有限公司 | 极化设备 |
-
2013
- 2013-10-31 KR KR1020130131275A patent/KR101615494B1/ko active IP Right Grant
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112838159A (zh) * | 2019-11-25 | 2021-05-25 | 馗鼎奈米科技股份有限公司 | 极化设备 |
| CN112838159B (zh) * | 2019-11-25 | 2023-10-24 | 馗鼎奈米科技股份有限公司 | 极化设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101615494B1 (ko) | 2016-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI647978B (zh) | 大氣壓力電漿處理裝置及方法 | |
| US6664737B1 (en) | Dielectric barrier discharge apparatus and process for treating a substrate | |
| TWI581674B (zh) | 電漿產生裝置 | |
| TWI448215B (zh) | 電漿處理裝置 | |
| US7453191B1 (en) | Induction concentration remote atmospheric pressure plasma generating apparatus | |
| JP6224247B2 (ja) | ラジカルガス発生システム | |
| KR101913985B1 (ko) | 라디칼 가스 발생 시스템 | |
| JP6321200B2 (ja) | ガス噴射装置 | |
| KR20030074613A (ko) | 대기압 플라즈마 조립체 | |
| JP6339218B2 (ja) | 成膜装置へのガス噴射装置 | |
| KR20140101266A (ko) | 리모트 플라즈마 발생장치 | |
| US11533801B2 (en) | Atmospheric pressure linear rf plasma source for surface modification and treatment | |
| KR101649304B1 (ko) | 선형 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기 및 이를 포함한 플라즈마 처리 시스템 | |
| KR101680710B1 (ko) | 선형 플라즈마 발생기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 시스템 | |
| KR101615494B1 (ko) | 다방향 유전체 장벽 방전 플라즈마 발생기 | |
| KR20200019130A (ko) | 세그먼트화된 중공 캐소드를 갖는 선형 플라즈마 소스 | |
| KR100761962B1 (ko) | 상압 플라즈마 발생장치 | |
| KR101727103B1 (ko) | 선형 플라즈마 발생기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 시스템 | |
| KR100606451B1 (ko) | 상압 플라즈마 발생장치 | |
| JP2007026981A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| KR20060102781A (ko) | 대기압 플라즈마 유전체 세정장치 | |
| JP2006024442A (ja) | 大気圧プラズマ処理装置及び処理方法 | |
| KR20140126518A (ko) | 기판 처리 장치 | |
| KR101273233B1 (ko) | 플라즈마 처리장치 | |
| KR101165725B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| AMND | Amendment | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190419 Year of fee payment: 4 |