KR20210112224A - 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 방법 - Google Patents

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KR20210112224A
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임유봉
이승헌
김준영
오정민
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주식회사 플라즈맵
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치는 전압이 인가되어, 플라즈마를 생성하기 위한 전자기장을 형성시키는 제1전극부; 상기 제1전극부에 접하되, 피처리물을 상기 플라즈마로 처리하기 위하여 상기 피처리물이 내부에 수납될 수 있도록 구비되는 적어도 하나의 홀을 포함하는 유전체 수납부; 및 상기 유전체 수납부에 접하며, 접지되는 제2전극부를 포함한다.
이를 통해, 바이오 소재 등의 피처리물의 플라즈마 처리에 따른 특성을 부여함에 있어서 피처리물의 재질과 형상이 변화하더라도 일정한 플라즈마 처리 성능의 신뢰성을 제공할 수 있다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 방법{Plasma processing apparatus And Method using the same}
본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 처리에 따른 특성(유기물 제거, 가교반응, 식각반응, 표면화학반응에 의한 구조변화, 살균효과, 젖음성, 접착성, 결합성, 색체 적합성, 표면 강화, 표면 열저항성의 개질, 살균, 유해 단백질/박테리아 제거 등)을 바이오 소재 등의 피처리물에 부여하기 위한 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 방법에 관한 것이다.
플라즈마 처리는 반도체, 디스플레이, 농업, 및 의료산업 등 다양한 산업에서 다양한 목적으로 사용된다.
농업 분야에서는, 플라즈마 처리는 비열 플라즈마를 이용한 종자의 살균 및 발아촉진을 위해 적용 가능하다. 이러한 플라즈마 처리는 종자 표면에 직접 비열 플라즈마 처리를 함으로써 새싹 표면에 존재하는 미생물의 살균효과를 가질 수 있고, 새싹 종자의 발아율과 발아 속도를 촉진하여 발아에 필요한 시간을 단축시켜 농업에서의 생산에 소요되는 기간을 단축할 수 있고, 보다 안전한 식품을 제공할 수 있다는 효과를 가진다.
또한, 최근 의료산업의 발달에 따라 다양한 방식으로 플라즈마 처리가 사용되고 있으며, 임플란트와 같은 바이오 소재의 이식에 있어 생체 적합성을 높이기 위해 사용되고 있다.
특히, 치과 치료에 있어서 충치 또는 기타 사유에 의해 발치된 후 치아를 대체하기 위한 인공 치아(일반적으로 임플란트라 일컬음)를 이식하기 위한 치료가 사용된다.
인공 치아로 사용되는 임플란트는 인체에 거부반응이 없는 재질로 제작되며, 뼈와 잇몸이 없는 부분에 대해서 미용뿐만 아니라 기능까지 회복시키는 치료를 하게 된다.
이러한 치료에 있어서, 임플란트에 해당하는 픽스쳐(fixture)는 치아가 빠져나간 치조골에 심어지고, 고정되어 치아의 기능을 회복하도록 한다.
여기서 픽스쳐를 치조골에 식립하는 1차 시술과 픽스쳐가 치조골에 골융합되는 시간이 3개월 이상 기다린 후 최종보철물인 크라운(crown)을 고정시키는 2차 시술을 포함한다.
현재 일반적으로 사용되는 픽스쳐는 티타늄 금속 혹은 티타늄 합금이 주로 이용되는데, 이 재질은 인체에 이식시 골융합(osteointegration)에 시간이 오래 걸리고, 산화 피막이 생성되어 다른 재질의 금속에 비해 안정성이 확보될 수 있지만 이보다 더욱 개선된 인체 안정성 확보를 위한 필요성이 요구된다.
이러한 단점을 보완하기 위하여 타이타늄 및 타이타늄 합금 재료의 표면을 적절히 처리함으로써 골융합을 강화할 수 있는 기술들이 개발 및 적용되고 있다.
골융합 속도와 품질은 표면 조성, 표면 거칠기, 친수성 등과 같은 임플란트의 표면 특성 및 화학적 조성과 밀접한 관계가 있다. 특히, 친수성이 높은 표면을 가진 임플란트가 생체 용액, 세포 및 조직들과의 상호 작용에 유리한 것으로 알려져 있다.
임플란트의 생산단계에서 플라즈마 표면처리 공정을 통하여 친수성을 확보할 수도 있다. 하지만, 생산, 운송과 유통과정, 그리고 보관하는 과정에서 산화막의 형성 등의 이유로 친수성에서 소수성으로 경시변화가 발생하고, 이에 따라 기존 생체 친화성을 확보하는 것에 어려움이 있다.
이에, 종래의 경시변화 문제를 해결하기 위해 간단한 장비로 임플란트 시술 전에 픽스쳐의 표면처리를 통해 생체 친화성을 확보하는 기술이 개발되고 있다. 플라즈마 표면처리 및 자외선을 조사하여 친수성을 확보할 수 있는 기술이 대표적이다.
하지만 임플란트와 같은 인체 삽입이 되는 의료기기의 경우 무균성에 대한 보증이 요구되지만, 플라즈마 표면처리나 자외선 조사가 이루어지는 처리 공간에 대한 무균성 보증이 불가하며 피처리물이 오염되는 문제가 있다.
이에 자외선 조사의 경우에는 자외선의 투과성을 확보할 수 있는 석영관을 케이스로 사용하고 그 내부에 피처리물을 위치시키고 처리하는 방식으로 상기 문제를 해결하지만, 고가의 석영관을 사용하는데 있어 비용 측면에서 그리고 파손 방지를 위해 불편한 관리가 요구되는 문제가 있으며, 또한 석영관 내부에 위치하고 있는 피처리물은 열의 흐름 측면에서 고립되어 있기에 자외선 처리로 열이 빠져나가지 못하고 열적 손상에 따른 문제가 있다.
플라즈마 처리의 경우, 피처리물의 재질과 형상에 따라 플라즈마 처리 성능의 신뢰성의 확보가 어려우며, 처리공간에 있어서 피처리물의 개수 및 위치에 따라 동일한 성능 확보에 대한 문제가 있다. 또한, 처리공간 내부와 대상체와 접촉하는 지지부는 플라즈마 처리를 통해서 어느 정도의 오염을 제거할 수 있겠지만 인체 삽입되는 의료기기에 대한 무균성 보증을 할 수 없고, 결국 감염에 대한 문제점을 해결할 수 없는 한계를 가진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 바이오 소재 등의 피처리물의 플라즈마 처리에 따른 특성을 부여하기 위한 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 플라즈마 처리 공간에 대한 무균성 확보가 가능하도록 한 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 피처리물의 재질과 형상이 변화하더라도 일정한 플라즈마 처리 성능의 신뢰성을 제공할 수 있으며 범용성을 갖춘 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 하나 이상의 피처리물에 대해서 일정 이상의 동일한 표면처리 성능을 갖추도록 하며 처리 효율을 높인 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치는 전압이 인가되어, 플라즈마를 생성하기 위한 전자기장을 형성시키는 제1전극부; 상기 제1전극부에 접하되, 피처리물을 상기 플라즈마로 처리하기 위하여 상기 피처리물이 내부에 수납될 수 있도록 구비되는 적어도 하나의 홀을 포함하는 유전체 수납부; 및 상기 유전체 수납부에 접하며, 접지되는 제2전극부를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 유전체 수납부는 상기 홀의 직경과 다른 크기의 직경을 가진 홀을 구비한 교체용 유전체 수납부로 교체가능하며, 상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부는 상기 교체형 유전체 수납부의 형상에 상응하도록 교체가능할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 적어도 하나의 홀의 일단은 개구되고, 상기 적어도 하나의 홀의 타단은 밀폐될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 홀의 내부 공기를 배기하여 감압될 수 있도록 개구된 일면을 패쇄하는 뚜껑부를 더 포함하되, 상기 홀의 개구된 일면 가장자리에 상기 홀이 밀폐되는 결착부를 가질 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 적어도 하나의 홀은 2 이상의 복수의 홀들로 구성되고, 상기 복수의 홀들은 상기 제1전극부로부터 동일한 거리에 배치될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 적어도 하나의 홀에 삽입되는 유전체 블록을 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 복수의 홀은 하나의 공기유통 경로와 연결되고, 상기 공기유통 경로를 통해 상기 복수의 홀로 외기가 유입되거나 내부 공기가 배기될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 홀의 내부 공기를 배기하는 펌프;를 더 포함하되, 상기 펌프는 상기 제1전극부, 상기 유전체 수납부 및 상기 제2전극부를 포함하는 챔버 하우징과 독립된 펌프 하우징 내에 구비할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 공기유통 경로는 외기가 유입되는 유입경로와 내부공기가 배기되는 배기경로로 분기되고, 상기 배기경로 상에는 필터가 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 제1전극부는 상기 유전체 수납부의 중앙에 배치되고, 상기 적어도 하나의 홀은 상기 유전체 수납부의 가장자리측에 인접하게 배치되며, 상기 제2전극부는 상기 유전체 수납부의 외주면에 배치될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 제2전극부는 상기 유전체 수납부의 중앙에 배치되고, 상기 제1전극부는 상기 유전체 수납부의 외주면에 배치될 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 제1전극부, 상기 유전체 수납부 및 상기 제2전극부는 순차적으로 적층된 형상을 가질 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 유전체 수납부는 상기 적어도 하나의 홀의 직경과 다른 크기의 직경을 가진 홀을 구비한 교체용 유전체 수납부로 교체가능하며, 상기 교체형 유전체 수납부의 형상에 따라 상기 제1전극부와 상기 제2전극부 사이의 간격이 조절가능할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 홀은 상기 제1전극부의 일단과 상기 제2전극부의 일단이 연결되어 이루는 가상의 제1경계와 상기 제1전극부의 타단과 상기 제2전극부의 타단이 연결되어 이루는 가상의 제2경계로 정의되는 영역 내에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 방법은 접지된 제2전극부와 접한 유전체 수납부에 구비된 적어도 하나의 홀에 피처리물을 수납하는 단계; 상기 적어도 하나의 홀의 내부 공기를 배기하는 단계; 상기 유전체 수납부에 접한 제1전극부에 전압을 인가하여 상기 적어도 하나의 홀의 내에 유전체 장벽 방전을 수행하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 홀의 내부를 대기압으로 벤트하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 플라즈마 처리 방법은, 상기 유전체 수납부를 교체형 유전체 수납부로 교체하는 단계를 더 포함하되, 상기 교체형 유전체 수납부에 구비된 홀의 직경은 상기 유전체 수납부에 구비된 홀의 직경과 다른 크기일 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부를 상기 교체형 유전체 수납부의 형상에 상응하도록 교체하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시 예에서, 상기 교체형 유전체 수납부의 형상에 따라 상기 제1전극부와 상기 제2전극부 사이의 간격을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치와 방법들은 바이오 소재 등의 피처리물의 플라즈마 처리에 따른 특성을 부여하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 장치와 방법들은 플라즈마 처리 공간에 대한 무균성 확보가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 장치와 방법들은 피처리물의 재질과 형상이 변화하더라도 일정한 플라즈마 처리 성능의 신뢰성을 제공할 수 있으며 범용성을 갖춘 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 장치와 방법들은 하나 이상의 피처리물에 대해서 일정 이상의 동일한 표면처리 성능을 갖추도록 하며 처리 효율을 높인 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 장치와 방법들은 전압이 인가되는 전극과 접지되는 전극을 별도로 구비하여 피처리물에 대한 플라즈마 처리가 안정적이며 균일한 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 도1의 A-A 선에 따른 횡단면도이다.
도 3은 도1의 플라즈마 처리 장치에서 유전체 수납부가 교체된 실시 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 도1의 플라즈마 처리 장치에서 유전체 수납부가 교체된 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 도3의 B-B 선에 따른 횡단면도이다.
도 6은 도 2의 다른 실시 예를 나타낸 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 예시적인 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역, 부위, 또는 구성 요소를 다른 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명의 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것이다.
여기에서 사용된 '및/또는' 용어는 언급된 부재들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
이하, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 차례로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는 제1전극부(110), 피처리물이 수납되는 복수의 홀(121, 122, 123)을 구비한 유전체 수납부(120) 및 제2전극부(130)가 순차적으로 적층된 형상을 가지며, 제1전극부(110)에 전압을 인가하는 전원부(140)를 포함한다.
제1전극부(110)는 전원부(140)와 연결되어 전압을 인가받는다.
또한, 제1전극부(110)는 전압을 인가받아 유전체 수납부(120)의 홀(121, 122, 123)에 플라즈마를 생성하기 위한 전자기장을 형성한다.
또한, 제1전극부(110)는 유전체 수납부(120)에 접한다.
유전체 수납부(120)는 피처리물을 플라즈마로 처리하기 위하여 피처리물이 내부에 수납될 수 있도록 구비되는 적어도 하나의 홀(121, 122, 123)을 포함한다.
실시 예에 따라, 유전체 수납부(120)는 플라즈마 처리 장치(100)에 대해 독립되어 제거가능하도록 구성될 수 있다.
실시 예에 따라, 홀(122)과 제1전극부(110) 간의 거리(d1)는 홀(123)과 제1전극부(110) 간의 거리(d2)와 동일하다. 이를 통해, 홀(122)에 수납되는 제1피처리물은 홀(123)에 수납되는 제2피처리물과 플라즈마 처리가 일정한 동일성을 가진다.
실시 예에 따라, 홀(122)과 제1전극부(110) 간의 거리(d1)는 홀(122)과 제2전극부(130) 간의 거리(d1')와 동일하다. 이를 통해, 홀(122) 내부에 형성되는 전자기장은 균일하다. 또는, 피처리물의 표면에 형성되는 전자기장은 균일하다.
실시 예에 따라, 유전체 수납부(120)는 단일의 홀을 구비하며, 단일의 홀은 유전체 수납부(120)의 중앙에 배치된다.
홀(123)과 제1전극부(110) 간의 거리(d2)와 동일하다. 이를 통해, 홀(122)에 수납되는 제1피처리물은 홀(123)에 수납되는 제2피처리물과 플라즈마 처리가 일정한 동일성을 가진다.
실시 예에 따라, 홀(122)의 직경(r1)은 다른 홀(121, 123)의 직경과 동일하다.
실시 예에 따라, 홀(122)의 직경(r1)은 다른 홀(121, 123)의 직경은 서로 다를 수 있다. 이러한 경우, 홀(122)에 수납되는 피처리물과 다른 홀(121, 123)에 수납되는 피처리물의 종류, 크기 등이 상이하더라도 동시에 플라즈마 처리할 수 있다.
제2전극부(130)는 접지되며, 유전체 수납부(120)에 접한다.
실시 예에 따라, 제2전극부(130)는 전압이 인가되지 않은 접지전극으로, 접지(OV)를 유지한다.
실시 예에 따라, 플라즈마 처리 장치(100)는 공기처리부(150)를 포함한다. 공기처리부(150)는 유전체 수납부(120)의 홀(121, 122, 123)에 연결되어, 홀(121, 122, 123)의 내부 공기를 배기하여 감압되도록 한다.
실시 예에 따라, 공기처리부(150)는 공기유통 경로(160)를 가지며, 공기유통 경로(160)를 통해 홀(121, 122, 123)로 외기가 유입되거나 홀(121, 122, 123)의 내부 공기를 배기된다.
실시 예에 따라, 공기처리부(150)는 공기유통 경로(160) 상에 압력측정부(151)를 포함한다. 압력측정부(151)는 측정된 압력에 따라 유입측 밸브(156) 또는 배기측 밸브(153)가 제어되도록 한다.
실시 예에 따라, 공기처리부(150)는 외기가 유입되는 유입경로와 홀(121, 122, 123)의 내부 공기가 배기되는 배기경로로 분기되는 분기점(152)을 포함한다.
실시 예에 따라, 분기점(152)은 역류방지밸브가 구비되어, 유입경로와 배기경로 상에 흐르는 공기가 섞이지 않도록 한다.
실시 예에 따라, 공기처리부(150)는 외기가 유입되는 유입경로 상에 유입측 밸브(156), 공기정화 필터(157) 및 외기유입구(158)를 포함한다.
실시 예에 따라, 유입측 밸브(156)는 홀(121, 122, 123)에 외기가 유입되도록 열리고, 홀(121, 122, 123)의 내부공기가 배기되도록 닫힌다.
실시 예에 따라, 공기정화 필터(157)는 홀(121, 122, 123)에 유입되는 외기에 포함되는 오염물질을 거르거나 정화한다. 실시 예에 따라, 공기정화 필터(157)는 헤파(HEPA, high efficiency particulate air) 필터(filter)이다.
실시 예에 따라, 외기유입구(158)는 플라즈마 처리 장비(100)의 외부 측으로 개방되어 플라즈마 처리 장비(100)의 외부 공기가 유입되는 입구이다.
실시 예에 따라, 공기처리부(150)는 홀(121, 122, 123)의 내부 공기가 배기되는 배기경로 상에 배기측 밸브(153), 펌프(154) 및 배기구(155)를 포함한다.
실시 예에 따라, 배기측 밸브(153)는 홀(121, 122, 123)의 내부공기가 배기되도록 열리고, 홀(121, 122, 123)에 외기가 유입되도록 닫힌다.
실시 예에 따라, 펌프(154)는 홀(121, 122, 123)의 내부공기를 흡기하여 배기되도록 한다.
실시 예에 따라, 배기구(155)는 플라즈마 처리 장비(100)의 외부 측으로 개방되어 플라즈마 처리 장비(100)의 내부 공기가 배출되는 출구이다.
실시 예에 따라, 공기처리부(150)는 배기경로 상에 홀(121, 122, 123)의 내부공기에 포함된 유해성분를 거르기 위한 필터(미도시)를 포함한다.
바람직하게는, 배기구(155)는 유해성분를 거르기 위한 필터(미도시)를 포함한다.
바람직하게는, 배기경로 상의 필터 또는 배기구에 구비된 필터는 탈취필터 또는 오존(O3)필터이다.
실시 예에 따라, 플라즈마 처리 장치(100)는 하나의 하우징을 가진다.
실시 예에 따라, 플라즈마 처리 장치(100)는 제1전극부(110), 유전체 수납부(120), 제2전극부(130) 및 전원부(140)를 포함하는 독립형 챔버 하우징과 공기처리부(150)를 포함하는 독립형 펌프 하우징을 가진다.
도 2는 도1의 A-A 선에 따른 횡단면도이다.
도 2를 참조하면, 유전체 수납부(120)에 구비된 홀(121)의 일단은 개구되고, 홀(121)의 타단은 밀폐된다.
실시 예에 따라, 홀(121)의 개구된 일단은 피처리물이 수납되는 입구 및 피처리물이 회수되는 출구이다.
실시 예에 따라, 뚜껑부(210)는 홀(121)의 개구된 일단은 폐쇄한다.
실시 예에 따라, 뚜껑부(210)는 홀(121)의 내부 공기가 배기되어 감압되도록 홀(121)의 개구된 일단을 패쇄한다.
실시 예에 따라, 뚜껑부(210)는 제1전극부(110) 또는 제2전극부(130)에 결합되어 개폐되는 구성(미도시)을 가진다.
실시 예에 따라, 플라즈마 처리 장치는 상기 홀(121)의 개구된 일면 가장자리에 홀(121)이 밀폐되는 결착부(220)를 가진다.
이를 통해, 홀(121)의 진공 바운더리는 결착부(220)에 의한 밀봉으로 형성된다.
바람직하게는, 결착부(220)는 상기 뚜껑부(210)의 하중을 분산한다.
실시 예에 따라, 결착부(220)는 오링(O-ring)이다.
실시 예에 따라, 결착부(220)는 유전체 수납부(120)에 형성된 안착부와 뚜껑부(210)의 볼록부 사이에 배치되어 유전체 수납부(120)와 뚜껑부(210)를 서로 연결하고, 유전체 수납부(120)가 뚜껑부(210)의 하중으로 받는 힘을 분산시켜 유전체 수납부(120)의 변형을 예방한다.
실시 예에 따라, 결착부(220)는 탄성체, 플라스틱 또는 금속성 물질로 형성된 오링이다.
실시 예에 따라, 결착부(220)는 유전체 수납부(120)의 홀(121)의 개구된 일단 가장자리 형성된다.
실시 예에 따라, 결착부(220)는 제1전극부(110) 또는 제2전극부(130)에 형성된다.
실시 예에 따라, 공기유통 경로(160)는 홀(121)의 하부, 측부 또는 상부에 연결되어, 홀(121)의 내부공기를 배기하거나 홀(121)에 외기를 주입한다.
도 3은 도1의 플라즈마 처리 장치에서 유전체 수납부가 교체된 실시 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 도1의 플라즈마 처리 장치에 구성된 유전체 수납부(120)는 교체용 유전체 수납부(310)로 교체된다.
실시 예에 따라, 유전체 수납부(120)와 교체용 유전체 수납부(310)는 플라즈마 처리 장치에 대해 제거가능하며, 탈착가능하다.
실시 예에 따라, 교체용 유전체 수납부(310)에 구비된 적어도 하나의 홀(311, 312, 313)의 직경(r2)은 유전체 수납부(120)에 구비된 적어도 하나의 홀(121, 122, 123)의 직경(r1)과 다른 크기이다.
실시 예에 따라, 유전체 수납부(120)는 홀(121, 122, 123)의 직경(d1)과 다른 크기의 직경(d2)을 가진 홀(311, 312, 313)을 구비한 교체용 유전체 수납부(310)로 교체가능하다.
도 4는 도1의 플라즈마 처리 장치에서 유전체 수납부가 교체된 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4를 참조하면, 도1의 플라즈마 처리 장치에 구성된 유전체 수납부(120)는 교체용 유전체 수납부(410)로 교체된다.
실시 예에 따라, 교체용 유전체 수납부(410)는 제1전극부(110)가 접한 면과 제2전극부(130)와 접한 면 간의 간격(D2)을 가진다. 또한, 유전체 수납부(120)는 제1전극부(110)가 접한 면과 제2전극부(130)와 접한 면 간의 간격(D1)을 가진다.
실시 예에 따라, 교체용 유전체 수납부(410)의 두께(D2)는 유전체 수납부(120)의 두께(D1)와 다르다.
실시 예에 따라, 교체용 유전체 수납부(410)의 두께(D2)는 홀(412)의 직경(r2) 또는 피처리물의 크기에 따라 결정된다.
예를 들어, 교체용 유전체 수납부(410)의 두께(D2)가 홀(412)의 직경(r2) 또는 피처리물의 크기에 비해 커질수록, 홀(412) 내부 또는 피처리물 표면에 대한 전자기장 균일도는 높아지나 전력효율은 낮아진다.
실시 예에 따라, 제1전극부(110)와 제2전극부(130)의 간격은 교체용 유전체 수납부(410)의 두께(D2)에 따라 조정가능하다.
실시 예에 따라, 플라즈마 처리 장치는 제1전극부(110)와 제2전극부(130)의 간격을 넓히거나 좁히는 구성을 가질 수 있다.
실시 예에 따라, 교체용 수납부(410)의 제1전극부(110)와 접하는 면은 크기, 형상이 여러가지일 수 있다. 이러한 경우, 제1전극부(110)는 교체용 수납부(410)의 제1전극부(110)와 접하는 면이 가진 형상에 상응하는 다른 전극부(미도시)로 교체된다.
실시 예에 따라, 교체용 수납부(410)의 제2전극부(130)와 접하는 면은 크기, 형상이 여러가지일 수 있다. 이러한 경우, 제2전극부(130)는 교체용 수납부(410)의 제2전극부(130)와 접하는 면이 가진 형상에 상응하는 다른 전극부(미도시)로 교체된다.
실시 예에 따라, 플라즈마 처리 장치는 상기 적어도 하나의 홀에 삽입되는 유전체 블록(420)을 포함한다.
실시 예에 따라, 유전체 블록(420)은 유전체 수납부(310)를 구성하는 물질과 동일하거나 유사한 물질로 구성된다.
실시 예에 따라, 유전체 블록(420)은 각 홀(311, 312, 313)의 크기 및 형상에 대응한 형상을 가진다.
실시 예에 따라, 각 홀(311, 312, 313)은 원기둥, 직육면체, 정육면체 또는 다면체 등의 볼륨을 가진 형상이다.
실시 예에 따라, 각 홀(311, 312, 313)은 깊어질수록 넓어지거나 좁아지는 형상을 가진다.
실시 예에 따라, 유전체 블록(420)은 피처리물이 수납되지 않은 홀(311)에 삽입되어 미사용 홀(311)에 플라즈마 발생을 줄여, 피처리물이 수납된 홀(312, 313) 내부의 플라즈마 발생효율을 높인다.
도 5는 도3의 B-B 선에 따른 횡단면도이다.
도 5를 참조하면, 복수의 홀(311, 312, 313)은 깊이(h1, h2, h3)를 가지며, 하나의 홀(311)이 가지는 깊이(h1)는 다른 홀(312)이 가지는 깊이(h2)와 다를 수 있다. 실시 예에 따라, 복수의 홀(311, 312, 313)은 동일한 깊이를 가진다.
깊이가 다른 홀을 가진 플라즈마 처리 장치는 서로 상이한 피처리물을 동시에 처리할 수 있으며, 깊이가 같은 홀을 가진 플라즈마 처리 장치는 각 홀에 수납되는 피처리물에 대해 일정한 동일성을 가진 플라즈마 처리를 할 수 있다.
실시 예에 따라, 복수의 홀(311, 312, 313)의 깊이(h1, h2, h3)는 유전체 수납부(130)의 홀(121)의 깊이(h1')와 상이하다. 피처리물의 길이에 따라 유전체 수납부(130)는 교체용 유전체 수납부(310)로 교체가능하다.
실시 예에 따라, 제1 홀(311)과 인접한 제2 홀(312) 간의 간격(i2)은 제2 홀(312)이 인접한 제3 홀(313) 간의 간격(i3)과 동일하다.
실시 예에 따라, 제1 홀(311)과 인접한 제2 홀(312) 간의 간격(i2)은 교체용 유전체 수납부(310)의 가장 외곽에 위치한 제 3홀(313)과 교체용 유전체 수납부(310)의 외주면 간의 간격(i4)과 동일하다.
실시 예에 따라, 공기유통 경로(160)는 제1홀(311)에 연결되는 제1공기유통 경로(510), 제2홀(312)에 연결되는 제2공기유통 경로(520) 및 제3홀(313)에 연결되는 제3공기유통 경로(530)를 포함한다.
실시 예에 따라, 제1공기유통 경로(510)는 제2공기유통 경로(520)와 합쳐지는 제1병합지점(540)을 가지며, 제3공기유통 경로(530)는 제1공기유통 경로(510)가 제2공기유통 경로(520)와 합쳐진 유통경로와 합쳐지는 제2병합지점(550)을 가진다.
실시 예에 따라, 제1병합지점(540)은 제2병합지점(550)과 동일한 위치에 형성되어, 제1병합지점(540)과 제2병합지점(550)이 하나의 병합지점이다.
실시 예에 따라, 제1병합지점(540)과 제2병합지점(550)은 역류방지밸브를 포함하여 각 홀(311, 312, 313)의 내부공기가 섞이지 않도록 한다.
실시 예에 따라, 제1병합지점(540)과 제2병합지점(550)은 유전체 수납부(310)에 구비된다.
도 6은 도2의 다른 실시 예이다.
도 6을 참조하면, 홀(121)은 제1전극부(110)의 일단과 제2전극부(130)의 일단이 연결되어 이루는 가상의 제1경계(L1)와 제1전극부(110)의 타단과 제2전극부(130)의 타단이 연결되어 이루는 가상의 제2경계(L2)로 정의되는 영역(A) 내에 배치된다.
실시 예에 따라, 홀(121)의 깊이는 제1전극부(110) 및 제2전극부(130)에 의해 감싸지도록 보다 짧다. 이를 통해, 홀(121)의 내부 전자기장은 균일하다. 예를 들어, 가상의 제1경계(L1)와 가상의 제2경계(L2)에 가까워질수록 전자기장 효율은 낮아진다.
실시 예에 따라, 홀(121) 내부에 수납되는 피처리물은 영역(A) 내에 배치된다.
이를 통해, 플라즈마는 홀(121)의 내부에만 발생하며, 공기유통 경로(160)의 내부에서의 발생을 최소화한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(700)는 원기둥 형상의 유전체 수납부(720)를 포함한다.
실시 예에 따라, 유전체 수납부(720)는 직육면체, 정육면체, 다면체 등의 다양한 볼륨을 가진 형상이다.
제1전극부(710)는 전원부(740)에 연결되어 전압을 인가받아, 유전체 수납부(720)에 구비된 적어도 하나의 홀(721, 722) 내부에 플라즈마를 생성하기 위한 전자기장을 형성한다.
실시 예에 따라, 제1전극부(710)는 유전체 수납부(720)의 중앙에 배치되어, 유전체 수납부(720)에 접한다.
실시 예에 따라, 제1전극부(710)는 직육면체, 정육면체, 다면체 등의 다양한 볼륨을 가진 형상이며, 유전체 수납부(720)의 형상과 동일하다.
제2전극부(730)는 유전체 수납부(720)에 접하며, 접지된다.
실시 예에 따라, 제2전극부(730)는 유전체 수납부(720)의 외주면에 배치되어, 유전체 수납부(720)에 접한다.
실시 예에 따라, 제2전극부(730)와 제1전극부(710)는 배치가 반대이다. 예를 들어, 제1전극부(710)는 접지되고, 제2전극부(730)는 전원부(740)에 연결되어 전압을 인가받는다.
유전체 수납부(720)는 피처리물을 플라즈마로 처리하기 위하여 피처리물이 내부에 수납될 수 있도록 구비되는 적어도 하나의 홀(721, 722)을 포함한다.
실시 예에 따라, 적어도 하나의 홀(721, 722)은 유전체 수납부(720)의 가장자리측에 인접하게 배치된다. 예를 들어, 유전체 수납부(720)의 중심에서 홀(721)까지의 거리(d1")는 홀(721)에서 유전체 수납부(720)의 외주면까지의 거리(d2")보다 크다. 이를 통해, 홀(721) 내부에 형성되는 전자기장은 균일하다. 또는, 피처리물의 표면에 형성되는 전자기장은 균일하다.
실시 예에 따라, 유전체 수납부(720)의 중심에서 제1홀(721)까지의 거리(d1")는 유전체 수납부(720)의 중심에서 제2홀(722)까지의 거리(d3")와 같다.
플라즈마 처리 장치(700)는 공기유통 경로(760)와 공기처리부(750)를 포함하며, 도1 내지 도6에서 설명한 공기유통 경로(160)와 공기처리부(750)와 구성, 동작 및 기능이 동일하다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 8을 참조하면, 홀(721)에 수납되는 피처리물(710)은 제1전극부(710)의 일단과 제2전극부(730)의 일단이 연결되어 이루는 가상의 제1경계(L1')와 제1전극부(710)의 타단과 제2전극부(730)의 타단이 연결되어 이루는 가상의 제2경계(L2')로 정의되는 영역(A') 내에 배치된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 9를 참조하면, 제2전극부(730)는 제2-1전극부(910) 및 제2-2전극부(920)로 구성된다. 실시 예에 따라, 제2-1전극부(910)는 제2-2전극부(920)와 독립적이다. 실시 예에 따라, 제2-1전극부(910)는 제2-2전극부(920)와 독립적이나 동일한 지점에 접지된다.
제2-1전극부(910)는 유전체 수납부(720)의 제1홀(721) 내부에 플라즈마를 형성하기 위해 구성되고, 제2-2전극부(920)는 유전체 수납부(720)의 제2홀(722) 내부에 플라즈마를 형성하기 위해 구성된다.
실시 예에 따라, 제1홀(721)은 제2-1전극부(910)의 일단과 제1전극부(710)의 일단이 연결되어 이루는 가상의 제1경계(L1")와 제2-1전극부(910)의 타단과 제1전극부(710)의 타단이 연결되어 이루는 가상의 제2경계(L2")로 정의되는 영역(A") 내에 배치된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 방법은 피처리물을 수납하는 단계(S1010), 피처리물이 수납된 홀의 내부공기를 배기하는 단계(S1020), 피처리물을 플라즈마 처리하는 단계(S1030) 및 홀의 내부를 벤트하는 단계(S1040)를 포함한다.
S1010단계에서, 피처리물은 접지된 제2전극부와 접한 유전체 수납부에 구비된 적어도 하나의 홀에 수납된다.
S1020단계에서, 피처리물이 수납된 홀은 내부 공기가 배기되어 감압 내지 진공된다.
실시 예에 따라, S1020단게에서, 피처리물이 수납된 홀은 피처리물이 수납되기 위해 개방된 개폐부를 닫아 밀폐된다.
S1030단계에서, 피처리물은 유전체 수납부에 접한 제1전극부에 전압이 인가되어 플라즈마 처리된다.
실시 예에 따라, 피처리물이 수납된 홀은 유전체 수납부에 접한 제1전극부에 전압이 인가되어 내부에 유전체 장벽 방전이 발생한다.
S1040단계에서, 피처리물이 수납된 홀은 외부 공기가 유입되어 대기압으로 벤트된다.
실시 예에 따라, 플라즈마 처리 방법은 플라즈마 처리된 피처리물이 회수되는 단계(S1050)를 포함한다.
실시 예에 따라, S1050단계에서, 피처리물이 수납된 유전체 수납부는 피처리물과 함께 회수된다.
실시 예에 따라, S1050단계에서, 제1전극부 또는 제2전극부는 피처리물과 함께 회수된다.
실시 예에 따라, S1050단계에서, 제1전극부, 제2전극부 또는 유전체 수납부는 교체된다.
실시 예에 따라, S1050단계에서, 플라즈마 처리된 피처리물과 형상, 크기가 상이한 제2피처리물을 수납하기 위해, 유전체 수납부는 제2피처리물의 크기, 형상에 상응하는 교체용 유전체 수납부로 교체된다.
실시 예에 따라, S1050단계에서, 제1전극부 또는 제2전극부는 교체용 유전체 수납부의 크기, 형상에 상응하는 교체용 제1전극부 또는 교체용 제2전극부로 교체된다.
실시 예에 따라, 플라즈마 처리 방법은 플라즈마 처리가 요구되는 제2피처리물이 처리되는 단계(S1060)를 포함한다.
실시 예에 따라, 제2피처리물이 처리되는 단계(S1060)는 제2피처리물이 수납되는 단계, S1020 내지 S1040 단계를 포함한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
100 : 플라즈마 처리 장치
110 : 제1전극부
120 : 유전체 수납부
121, 122, 123 : 홀
130 : 제2전극부
140 : 전원부
150 : 공기처리부
160 : 공기유통 경로

Claims (18)

  1. 전압이 인가되어, 플라즈마를 생성하기 위한 전자기장을 형성시키는 제1전극부;
    상기 제1전극부에 접하되, 피처리물을 상기 플라즈마로 처리하기 위하여 상기 피처리물이 내부에 수납될 수 있도록 구비되는 적어도 하나의 홀을 포함하는 유전체 수납부; 및
    상기 유전체 수납부에 접하며, 접지되는 제2전극부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 수납부는 상기 홀의 직경과 다른 크기의 직경을 가진 홀을 구비한 교체용 유전체 수납부로 교체가능하며,
    상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부는 상기 교체형 유전체 수납부의 형상에 상응하도록 교체가능한, 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 홀의 일단은 개구되고, 상기 적어도 하나의 홀의 타단은 밀폐되는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 홀의 내부 공기를 배기하여 감압될 수 있도록 개구된 일면을 폐쇄하는 뚜껑부를 더 포함하되,
    상기 홀의 개구된 일면 가장자리에 상기 홀이 밀폐되는 결착부를 가지는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 홀은 2 이상의 복수의 홀들로 구성되고, 상기 복수의 홀들은 상기 제1전극부로부터 동일한 거리에 배치되는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 홀에 삽입되는 유전체 블록을 더 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 홀은 하나의 공기유통 경로과 연결되고, 상기 공기유통 경로를 통해 상기 복수의 홀로 외기가 유입되거나 내부 공기가 배기되는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 홀의 내부 공기를 배기하는 펌프;를 더 포함하되,
    상기 펌프는 상기 제1전극부, 상기 유전체 수납부 및 상기 제2전극부를 포함하는 챔버 하우징과 독립된 펌프 하우징 내에 구비되는, 플라즈마 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 공기유통 경로는 외기가 유입되는 유입경로와 내부공기가 배기되는 배기경로로 분기되고,
    상기 배기경로 상에는 필터가 포함되는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극부는 상기 유전체 수납부의 중앙에 배치되고, 상기 적어도 하나의 홀은 상기 유전체 수납부의 가장자리측에 인접하게 배치되며, 상기 제2전극부는 상기 유전체 수납부의 외주면에 배치되는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극부는 상기 유전체 수납부의 중앙에 배치되고, 상기 제1전극부는 상기 유전체 수납부의 외주면에 배치되는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극부, 상기 유전체 수납부 및 상기 제2전극부는 순차적으로 적층된 형상을 가지는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유전체 수납부는 상기 적어도 하나의 홀의 직경과 다른 크기의 직경을 가진 홀을 구비한 교체용 유전체 수납부로 교체가능하며,
    상기 교체형 유전체 수납부의 형상에 따라 상기 제1전극부와 상기 제2전극부 사이의 간격이 조절가능한, 플라즈마 처리 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 홀은 상기 제1전극부의 일단과 상기 제2전극부의 일단이 연결되어 이루는 가상의 제1경계와 상기 제1전극부의 타단과 상기 제2전극부의 타단이 연결되어 이루는 가상의 제2경계로 정의되는 영역 내에 배치되는 플라즈마 처리 장치.
  15. 접지된 제2전극부와 접한 유전체 수납부에 구비된 적어도 하나의 홀에 피처리물을 수납하는 단계;
    상기 적어도 하나의 홀의 내부 공기를 배기하는 단계;
    상기 유전체 수납부에 접한 제1전극부에 전압을 인가하여 상기 적어도 하나의 홀의 내에 유전체 장벽 방전을 수행하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 홀의 내부를 대기압으로 벤트하는 단계를 포함하는 플라즈마 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 방법은,
    상기 유전체 수납부를 교체형 유전체 수납부로 교체하는 단계를 더 포함하되,
    상기 교체형 유전체 수납부에 구비된 홀의 직경은 상기 유전체 수납부에 구비된 홀의 직경과 다른 크기인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1전극부 또는 상기 제2전극부를 상기 교체형 유전체 수납부의 형상에 상응하도록 교체하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 처리 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 교체형 유전체 수납부의 형상에 따라 상기 제1전극부와 상기 제2전극부 사이의 간격을 조정하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 처리 방법.
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