KR100947915B1 - Low power and high density plasma generation apparatus, using radio frequency - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저파워에서도 플라즈마 헤드의 커패시턴스를 변화시킬 수 있도록 하여 낮은 파워에서도 플라즈마 강도를 용이하게 변화시킬 수 있으며, 유전체에 닿는 접지극의 면적을 조절할 수 있도록 함으로써 초기 발생 및 상태유지의 플라즈마(seed plasma)를 저파워에서도 용이하게 발생시킬 수 있는 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생장치에 관한 것이다. The present invention makes it possible to change the capacitance of the plasma head even at low power to easily change the plasma intensity even at low power, and to control the area of the ground electrode in contact with the dielectric, thereby generating the initial plasma and maintaining the plasma. The present invention relates to a low power, high density plasma generating apparatus using RF that can easily generate) at low power.

본 발명의 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생장치는 피처리물(240)로부터 소정의 간격만큼 이격된 기둥 형상의 전원극(6), 상기 전원극(6)의 둘레를 덮는 유전체(5), 상기 전원극(6)의 측면에 인접하게 배치되는 보조 플라즈마 접지극(7), 상기 전원극(6) 및 상기 보조 플라즈마 접지극(7) 사이로 반응가스를 제공하기 위한 가스 유입부(7a), 그리고 상기 전원극(6)으로 인가되는 RF 전원을 제어하는 전원 컨트롤러(260)를 포함하는 피처리물(240)을 처리하기 위하여 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 유전체(5)의 주위와 보조 플라즈마 접지극(7) 상부에 배치되어 있는 부도체(3), 상기 부도체(3)의 상부에 배치되어 있는 접지극(1), 그리고 상기 보조 플라즈마 접지극(7), 부도체(3) 및 접지극(1)의 측면과 접지극(1)의 상면을 감싸는 금속케이스(8)를 포함한다. The low-power, high-density plasma generator using the RF of the present invention includes a column-shaped power pole 6 spaced apart from the workpiece 240 by a predetermined interval, and a dielectric 5 covering the circumference of the power pole 6. A gas inlet 7a for providing a reaction gas between the auxiliary plasma ground electrode 7 disposed adjacent to the side of the power electrode 6, the power electrode 6, and the auxiliary plasma ground electrode 7; In the plasma generating apparatus for generating a plasma for processing the workpiece 240 including a power controller 260 for controlling the RF power applied to the power pole (6), the surroundings of the dielectric (5) The non-conductor 3 disposed on the auxiliary plasma ground electrode 7, the ground electrode 1 disposed on the sub-conductor 3, and the auxiliary plasma ground electrode 7, the non-conductor 3, and the ground electrode 1. Metal cable surrounding the side of the ground and the upper surface of the ground electrode (1) And a (8).

플라즈마, 부도체, 보조 플라즈마, 전원극, 접지극  Plasma, Insulator, Auxiliary Plasma, Power, Ground

Description

ＲＦ를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생장치{LOW POWER AND HIGH DENSITY PLASMA GENERATION APPARATUS, USING RADIO FREQUENCY}LOW POWER AND HIGH DENSITY PLASMA GENERATION APPARATUS, USING RADIO FREQUENCY}

본 발명은 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저파워에서도 플라즈마 헤드의 커패시턴스를 변화시킬 수 있도록 하여 낮은 파워에서도 플라즈마 강도를 용이하게 변화시킬 수 있으며, 유전체에 닿는 접지극의 면적을 조절할 수 있도록 함으로써 초기 발생 및 상태유지의 플라즈마(seed plasma)를 저파워에서도 용이하게 발생시킬 수 있는 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생장치에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma generator, and more particularly, to change the capacitance of the plasma head even at low power, to easily change the plasma intensity at low power, and to control the area of the ground electrode in contact with the dielectric. Therefore, the present invention relates to a low power, high density plasma generator using RF, which can easily generate a plasma of initial generation and state maintenance even at low power.

기체 상태의 물질에 계속 열을 가하여 온도를 올려주면, 이온핵과 자유전자로 이루어진 입자들의 집합체가 만들어진다. 이를 물질의 세 가지 형태인 고체, 액체, 기체와 더불어 '제4의 물질상태'로 불리며, 이러한 상태의 물질을 플라즈마(plasma)라고 한다.When the temperature of a gaseous substance is continuously heated to raise its temperature, an aggregate of particles composed of an ion nucleus and free electrons is formed. This is called the 'fourth state of matter', along with three forms of matter, solid, liquid, and gas, and this state of matter is called plasma.

플라즈마는 다음과 같이 생성된다. 물질 중에서 가장 낮은 에너지 상태를 가지고 있는 고체에 열을 가하여 온도가 올라가면 액체가 되고 다시 열에너지가 가해지면 기체로 전이를 일으킨다. 계속해서 기체가 더 큰 에너지를 받으면 상태전이와 는 다른 이온화된 입자들이 만들어 지게 되며 이때 양이온과 음이온의 총 전하수는 거의 같아진다. 이러한 상태가 전기적으로 중성을 띄는 플라즈마 상태이다.The plasma is generated as follows. Heat is applied to a solid with the lowest energy state of matter, and when the temperature rises, it becomes a liquid, and when heat energy is applied, it causes a transition to gas. Subsequently, when the gas receives more energy, ionized particles are produced that are different from the state transition, and the total charges of the cations and the anions are about the same. This state is an electrically neutral plasma state.

이 상태는 지구상에서는 흔하지 않은 현상이지만 우주에서는 거의 모든 물질의 정상상태가 플라즈마상태이며 태양의 대기 또한 플라즈마로 채워져 있다. 우리 주변에서 관찰할 수 있는 플라즈마 상태로는 조명등으로 사용하고 있는 형광등과 길거리에서 흔하게 볼 수 있는 네온사인, 그리고 자연현상으로는 소나기가 쏟아지면서 자주 발생하는 번갯불과 같은 것들이 있으며 북극지방 밤하늘에 발생하는 오로라(AURORA)도 플라즈마가 나타내는 빛이라고 볼 수 있다.This is a rare phenomenon on Earth, but in space, the steady state of almost all matter is plasma, and the sun's atmosphere is also filled with plasma. Plasma conditions that can be observed around us include fluorescent lamps used as lighting, neon signs commonly seen on the street, and lightning such as lightning that occurs frequently when showers occur. Aurora can also be regarded as light emitted by plasma.

이러한 플라즈마를 이용하면 인공 다이아몬드를 합성할 수 있고, 고대 유적지에서 발굴된 금속유물에 플라즈마로 표면 코팅처리를 하면 마모나 부식을 방지할 수 있고 유물의 상태를 개선하는 효과를 낼 수도 있다. The plasma can be used to synthesize artificial diamond, and surface treatment with plasma on the metal remains discovered in ancient historical sites can prevent wear and corrosion and improve the condition of the artifacts.

플라즈마가 내는 빛을 이용한 플라즈마 표시장치(PDP: Plasma Display Panel)는 산업전반에 폭넓게 사용되고 있는데 대표적인 것이 PDP TV이다. 또한 플라즈마는 핵융합을 통해 석유나 석탄과 같은 화석연료를 대체하여 사용할 수 있으며, 세계의 주요 선진국들은 플라즈마를 이용한 대체에너지원 개발을 위해 활발한 연구를 진행하고 있다.Plasma Display Panels (PDPs) using light emitted from plasma are widely used throughout the industry, and PDP TVs are a typical example. In addition, plasma can be used to replace fossil fuels such as petroleum and coal through nuclear fusion, and the world's major developed countries are actively researching to develop alternative energy sources using plasma.

현대 산업에서 플라즈마는 고기능, 고강도, 고가공성을 요구하는 물질에서부터, 각종 소재의 표면처리, 이온주입, 유기-무기막 증착 및 제거, 세정작업, 독성물질의 제거, 살균 등 첨단재료나, 전자, 환경산업에 이르기까지 다양한 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다. In the modern industry, plasma is a high-tech material such as surface treatment of various materials, ion implantation, organic-inorganic film deposition and removal, cleaning operation, removal of toxic substances, sterilization, etc. It is used for various purposes in various fields ranging from environmental industry.

그리고 플라즈마 가공기술은 기계가공기술보다 정밀도에 있어서 월등히 진보된 것이므로 미세 패턴이 필요한 반도체, LCD, MEMS 등에서는 제품 및 부품을 제조하는 핵심장비로서 중요하게 사용되고 있다. In addition, since plasma processing technology is much more advanced in precision than mechanical processing technology, it is important to be used as a core equipment for manufacturing products and parts in semiconductors, LCDs, and MEMS that require fine patterns.

플라즈마는 진공상태 또는 대기압 상태에서 생성하는 방법이 공지되어 있다. It is known to produce plasma in vacuum or at atmospheric pressure.

진공상태에서 플라즈마를 생성하는 방법은 실제로 응용하는데 많은 어려움이 있다. 진공상태에서 플라즈마를 생성하는 방법은 플라즈마가 닫쳐진 공간에서 발생하므로, 순간적으로 처리해야 하는 물질에서는 처리조건을 제어하기가 어렵고, 폐쇄된 시스템으로는 물품이 이동하면서 수행되어야 하는 연속공정에서 처리를 하기가 어렵다는 단점이 있다. The method of generating plasma in vacuum has many difficulties in practical application. Since plasma is generated in a vacuum-closed space, it is difficult to control the processing conditions in a material that needs to be processed instantaneously. The disadvantage is that it is difficult to do.

대기압 상태에서 플라즈마를 생성하는 방법은 DBD(Dielectric Barrier Discharge) 방전법이 공지되어 있다. DBD 방전법은 하나 이상의 유전체(Dielectric Barrier)를 전극에 밀착시켜 플라즈마를 방전시키는 시키는 방법이다. As a method of generating a plasma at atmospheric pressure, a DBD (Dielectric Barrier Discharge) discharge method is known. The DBD discharge method is a method of discharging plasma by bringing one or more dielectric barriers into close contact with electrodes.

도 1은 DBD 방전법을 설명하기 위한 플라즈마 발생장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a plasma generator for explaining a DBD discharge method.

도 1a에 도시된 바와 같이 플라즈마발생장치(10)는 전원극(20)과 접지극(30)을 포함하며 접지극(30)과 대면하는 전원극(20)의 표면에는 유전체막(40)이 형성되어 있다. 전원극(20)에 소정의 주파수를 갖는 RF 전원을 인가함으로써 도 1b에 도시된 바와 같이 대기압 하에서도 전원극(20)과 접지극(30) 사이에 저온 플라즈마(MP)가 생성될 수 있으며, 전원극(20) 및 접지극(30) 사이에 비활성가스를 포함하는 반응가스를 제공함으로써 오존 및 라디칼 등과 같이 활성이 높은 입자를 쉽게 대량으로 생산할 수 있다. 이 때 생성되는 플라즈마(MP)는 피처리물(M)의 열변형을 일으키지 않을 정도로 온도가 낮기 때문에 금속뿐만 아니라 플라스틱 및 유리 등의 재질도 처리할 수 있으며, 전원극(20) 및 접지극(30) 사이를 통과하는 피처리물의 표면상에 세정이나 산화막 형성 등을 수행할 수 있다. As shown in FIG. 1A, the plasma generating apparatus 10 includes a power electrode 20 and a ground electrode 30, and a dielectric film 40 is formed on a surface of the power electrode 20 facing the ground electrode 30. have. By applying an RF power source having a predetermined frequency to the power source pole 20, a low-temperature plasma MP may be generated between the power source pole 20 and the ground electrode 30 even under atmospheric pressure as shown in FIG. 1B. By providing a reaction gas containing an inert gas between the pole 20 and the ground electrode 30, it is possible to easily produce a large amount of particles with high activity such as ozone and radicals. At this time, since the plasma MP is low enough to not cause thermal deformation of the workpiece M, not only metal but also plastics and glass may be processed, and the power pole 20 and the ground electrode 30 may be processed. Cleaning, oxide film formation, etc. can be performed on the to-be-processed object passing between).

그러나 종래의 대기압 플라즈마 가공기술은 글로우 플라즈마의 구현의 어려움, 플라즈마의 불안정성, 금속 피처리물에 대한 아크발생, 대면적 플라즈마 구현의 어려움, 처리속도의 제안, 고밀도 플라즈마의 생성의 어려움 등의 문제점이 있었다. 특히 피처리물이 금속인 경우에 플라즈마의 안전성은 금속재료의 표면 거칠기, 형상, 패턴의 크기 등에 의해서 크게 좌우된다.However, the conventional atmospheric plasma processing technology has problems such as difficulty in implementing a glow plasma, instability of plasma, arc generation on a metal workpiece, difficulty in implementing a large area plasma, suggestion of a processing speed, and difficulty in generating a high density plasma. there was. In particular, when the workpiece is a metal, the safety of the plasma is greatly influenced by the surface roughness, the shape, the size of the pattern, and the like of the metal material.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 등록특허 제 0516329호의 대기압 대면적 플라즈마 발생장치가 공지되었다. In order to solve this problem, the atmospheric pressure large area plasma generator of Patent No. 0516329 has been known.

이 종래의 플라즈마 발생장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 전원극(110), 유전체막(120), 메인 플라즈마 접지극(140), 보조 플라즈마 접지극(130), 가스 유입부(150), 및 전원 컨트롤러(160)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the conventional plasma generator 100 includes a power source electrode 110, a dielectric film 120, a main plasma ground electrode 140, an auxiliary plasma ground electrode 130, a gas inlet 150, And a power controller 160.

전원극(110)은 원통형으로 형성된 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 합금 등의 금속이며, 전원 컨트롤러(160)와 전기적으로 연결되어 있다. 전원 컨트롤러(160)에 의해서 전원극(110)에는 RF 전원이 인가된다. 사용자의 의도에 따라서 저주파 전원 또는 고주파 전원이 인가될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전원 컨트롤러(160)에서는 기본적으로 보조 플라즈마(Auxiliary Plasma)(AP)를 생성할 수 있는 정도의 전원이 공급되고 있으며, 전원극(110) 및 보조 플라즈마 접지극(130) 사이의 간격이 아주 좁고 면적이 작기 때문에 작은 파워의 전원으로도 용이하게 보조 플라즈마(AP)를 유지할 수가 있다. 전원극(110)은 원통형으로서 그 축 중심은 직선형으로 곧게 형성된다. The power pole 110 is a metal such as stainless steel or aluminum alloy formed in a cylindrical shape, and is electrically connected to the power controller 160. RF power is applied to the power pole 110 by the power controller 160. According to the intention of the user, a low frequency power source or a high frequency power source may be applied. As shown, the power controller 160 is basically supplied with a power enough to generate an auxiliary plasma (AP), the interval between the power pole 110 and the auxiliary plasma ground electrode 130. Because of this very narrow and small area, the auxiliary plasma AP can be easily maintained even with a small power supply. The power pole 110 is cylindrical and its axis center is formed straight in a straight line.

전원극(110)의 둘레에는 알루미나, 석영, 실리콘 또는 세라믹으로 구성된 유전체막(120)이 형성된다. 유전체막(120)은 전원극(110)의 주변을 따라 형성된 절연체로서, 전원극(110)과 주변 접지극들과의 직접적인 접촉을 차단한다. 또한, 유전체막(120)은 메인 플라즈마(MP)를 생성하는 동안에도 아크 발생을 억제하여 전원극(110) 및 피처리물(M) 사이에 글로우 방전이 이루어지도록 보조하는 기능도 할 수 있다. 여기서 유전체막(120)은 약 0.1~10mm의 두께로 형성된다.A dielectric film 120 made of alumina, quartz, silicon, or ceramic is formed around the power electrode 110. The dielectric film 120 is an insulator formed along the periphery of the power supply electrode 110 and blocks direct contact between the power supply electrode 110 and the peripheral ground electrodes. In addition, the dielectric film 120 may also function to suppress the generation of the arc while generating the main plasma MP to assist the glow discharge between the power supply electrode 110 and the object M. Here, the dielectric film 120 is formed to a thickness of about 0.1 ~ 10mm.

보조 플라즈마 접지극(130)은 유전체막(120)에 의해서 덮인 전원극(110)의 측면 하단에 인접하게 위치한다. 보조 플라즈마 접지극(130)은 작은 파워의 전원이 전원극(110)에 인가되어도 보조 플라즈마(AP)를 생성할 수 있어야 하며, 이를 위해서 전원극(110)으로부터 약 0.1~20mm 정도의 간격으로 인접한 배치된다. 또한, 보조 플라즈마 접지극(130)은 전원극(110)과 나란하게 배치되어 있기 때문에, 보조 플라즈마(AP)도 전원극(110)의 방향으로 길게 형성된다. 따라서 보조 플라즈마(AP)가 메인 플라즈마(MP)로 전이될 때에도 전 구간에 걸쳐 신속하게 전이될 수가 있다.The auxiliary plasma ground electrode 130 is positioned adjacent to the lower side of the power electrode 110 covered by the dielectric film 120. The auxiliary plasma grounding electrode 130 should be able to generate the auxiliary plasma AP even when a small power source is applied to the power supply electrode 110. For this purpose, the auxiliary plasma grounding electrode 130 is disposed adjacent to the power supply electrode 110 at intervals of about 0.1 to 20 mm. do. In addition, since the auxiliary plasma ground electrode 130 is disposed in parallel with the power supply electrode 110, the auxiliary plasma AP is also formed long in the direction of the power supply electrode 110. Therefore, even when the auxiliary plasma AP is transferred to the main plasma MP, the auxiliary plasma AP may be rapidly transferred over the entire section.

그리고 다량의 오존 및 라디칼 이온을 형성하기 위해서 반응가스가 전원극(110) 및 보조 플라즈마 접지극(130) 사이로 공급된다. 이들 반응가스는 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등의 비활성 가스이거나, 이들 비활성 가스에 미량의 산소 또는 질소가 혼합된 반응가스들로서, 이들 반응가스는 가스 유입부(150)를 통해서 외 부로부터 전극 사이로 공급되며, 전원극(110) 및 보조 플라즈마 접지극(130)의 사이를 따라 전체적으로 균일하게 공급된다. 전원극(110) 및 보조 플라즈마 접지극(130) 사이로 공급된 반응가스는 강한 전기장에 의해서 해리되며 이러한 과정을 통해 반응가스로부터 플라즈마를 생성한다.In addition, the reaction gas is supplied between the power source electrode 110 and the auxiliary plasma ground electrode 130 to form a large amount of ozone and radical ions. These reaction gases are inert gases such as helium (He), argon (Ar), or the like, and reacted gases in which a small amount of oxygen or nitrogen are mixed with these inert gases. These reaction gases are supplied from the outside through the gas inlet 150. It is supplied between the electrodes, and is uniformly supplied as a whole along the power electrode 110 and the auxiliary plasma ground electrode 130. The reaction gas supplied between the power source electrode 110 and the auxiliary plasma ground electrode 130 is dissociated by a strong electric field and generates plasma from the reaction gas through this process.

메인 플라즈마 접지극(140)는 전원극(110)의 하부에 위치하며, 전원극(110)으로부터 소정의 간격만큼 이격되어 배치된다. 메인 플라즈마 접지극(140)은 전원극(110)의 RF 전원에 대응하여 메인 플라즈마(Main Plasma)(MP)를 생성하기 위한 것으로서, 전원극(110)에 인가되는 전원이 일정 파워 이상으로 증가하면 메인 플라즈마(MP)가 생성될 수 있다. 피처리물이 금속인 경우에는 메인 플라즈마 접지극(140) 없이도 메인 플라즈마를 형성할 수 있지만, 피처리물이 비금속인 경우에는 전기장을 형성할 수 있도록 메인 플라즈마 접지극(140)이 있어야 한다. 메인 플라즈마 접지극은 전기장을 형성하기 위한 것으로서, 전원극에 대응하는 접지를 형성할 수 있는 것이라면 접지 형태나 접지 위치에 대한 엄격한 제한은 없다고 할 수 있다. The main plasma ground electrode 140 is positioned below the power electrode 110 and is spaced apart from the power electrode 110 by a predetermined interval. The main plasma ground electrode 140 is for generating a main plasma (MP) in response to the RF power of the power source 110. When the power applied to the power source 110 increases above a certain power, the main plasma ground electrode 140 is generated. Plasma MP may be generated. When the object is a metal, the main plasma can be formed without the main plasma ground electrode 140. However, when the object is a nonmetal, the main plasma ground electrode 140 must be provided to form an electric field. The main plasma grounding electrode is intended to form an electric field, and there is no strict restriction on grounding form or grounding position as long as it can form ground corresponding to the power supply electrode.

실험에 따르면, 상기 플라즈마 발생장치는 보조 플라즈마를 사용함으로써, 도 2에 도시된 것과 같은 전류-전압 특성 곡선을 생성할 수가 있다. 따라서, 진공에서 글로우 플라즈마를 생성하는 것과 같이 대기압에서도 두 개의 피크를 가지며 넓은 글로우 플라즈마 영역을 생성하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치는 안정된 글로우 플라즈마를 형성할 수 있으며, 금속의 피처리물을 사용하는 경우에 아크 없이 플라즈마가 직접 피처리물에 직접 닿을 수 있도록 전원극 및 피처리물 간의 거리를 가깝게 유지할 수가 있다.According to an experiment, the plasma generator can generate a current-voltage characteristic curve as shown in FIG. 2 by using an auxiliary plasma. Thus, as in the case of generating a glow plasma in a vacuum, it creates a wide glow plasma region having two peaks at atmospheric pressure. Therefore, the plasma generating apparatus according to the present invention can form a stable glow plasma, the distance between the power supply electrode and the workpiece to directly contact the workpiece without the arc in the case of using a metal workpiece. Can be kept close.

도 4를 참조하면, 피처리물(M)이 전원극(110) 및 메인 플라즈마 접지극(140) 사이에 위치하고 있다. 이때, 전원 컨트롤러(160)는 증가된 파워의 RF 전원을 전원극(110)에 인가하고, RF 전원의 파워가 증가됨에 따라 전원극(110) 및 피처리물(M) 사이에는 글로우 플라즈마가 생성된다.Referring to FIG. 4, the workpiece M is positioned between the power source electrode 110 and the main plasma ground electrode 140. At this time, the power controller 160 applies the RF power of the increased power to the power pole 110, and as the power of the RF power is increased, a glow plasma is generated between the power pole 110 and the workpiece (M). do.

전원극(110)과 보조 플라즈마 접지극(130) 사이에는 항상 보조 플라즈마(AP)가 형성되어 있다. 따라서 메인 플라즈마(MP)가 생성될 때 보조 플라즈마(AP)의 플라즈마 상태가 메인 플라즈마(MP)로 쉽게 전이될 수 있으며, 본 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(100)는, 종래의 플라즈마 발생장치에 비해, 훨씬 안정되면서 전력의 손실이 적은 플라즈마를 생성할 수가 있다.An auxiliary plasma AP is always formed between the power source electrode 110 and the auxiliary plasma ground electrode 130. Therefore, when the main plasma MP is generated, the plasma state of the auxiliary plasma AP can be easily transferred to the main plasma MP, and the plasma generator 100 according to the present embodiment is applied to the conventional plasma generator. In comparison, it is possible to generate plasma that is much more stable and has less power loss.

메인 플라즈마(MP)를 유지할 수 있는 전력에 비해 보조 플라즈마(AP)를 유지하는 전력은 미비하기 때문에, 피처리물(M)을 가공하고 있는 동안에도 보조 플라즈마(AP)는 꺼짐 없이 안정하게 플라즈마 상태를 유지할 수 있다. 따라서 공급되는 전원이 불안정하여 메인 플라즈마(MP)의 상태가 불안정하게 되어도, 안정된 보조 플라즈마(AP)로부터 플라즈마 상태가 메인 플라즈마(MP)로 수시로 전이될 수 있으며, 메인 플라즈마(MP)도 꺼짐 없이 안정된 상태를 유지할 수가 있다.Since the power for maintaining the auxiliary plasma AP is insufficient compared to the power for maintaining the main plasma MP, the auxiliary plasma AP is stably and stably turned off even while the object M is being processed. Can be maintained. Therefore, even when the power supplied is unstable and the state of the main plasma MP becomes unstable, the plasma state can be transferred from the stable auxiliary plasma AP to the main plasma MP from time to time, and the main plasma MP is also stable without turning off. State can be maintained.

도 5는 제1 실시예와 유사한 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생장치를 설명하기 위한 개략도이다.5 is a schematic view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment similar to the first embodiment.

도 5를 참조하면, 제1 실시예의 플라즈마 발생장치(100)에 비해서 본 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(101)는 캐패시턴스 접지극(132)을 더 포함한다. 캐패시 턴스 접지극(132)은 전원 컨트롤러(150)로부터 공급되는 RF 전원에 상응하여 캐패시턴스를 형성하고, RF 전원에 의해 안정된 플라즈마를 형성하도록 보조하는 기능을 한다.Referring to FIG. 5, the plasma generating apparatus 101 according to the present embodiment further includes a capacitance ground electrode 132 as compared with the plasma generating apparatus 100 of the first embodiment. The capacitance ground electrode 132 functions to form capacitance in response to the RF power supplied from the power controller 150 and to help form a stable plasma by the RF power.

캐패시턴스 접지극(132)은 전원극(110) 및 유전체막(120)을 수용함으로써 전원극(110) 및 유전체막(120)을 장착하는 몸체가 될 수 있으며, 보조 플라즈마 접지극(130) 및 캐패시턴스 접지극(132)은 상호 일체로 형성되어 하나의 접지 몸체를 구성할 수도 있다.The capacitance ground electrode 132 may be a body for mounting the power electrode 110 and the dielectric film 120 by accommodating the power supply electrode 110 and the dielectric film 120, and the auxiliary plasma ground electrode 130 and the capacitance ground electrode ( 132 may be integrally formed with each other to constitute a ground body.

도 6은 다른 실시예의 플라즈마 발생장치(200)를 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing a plasma generating apparatus 200 of another embodiment.

실시예에 따른 플라즈마 발생장치(200)는 전원극(210), 유전체막(220), 메인 플라즈마 접지극(240), 보조 플라즈마 접지극(230), 캐패시턴스 접지극(232), 가스 유입경로(250), 및 전원 컨트롤러(260)로 구성되어 있다. 보조 플라즈마 접지극(230) 및 캐패시턴스 접지극(232)은 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 합금으로 구성되며, 일체를 이루며 하나의 접지 몸체(235)를 형성한다. 접지 몸체(235)의 하단에는 피처리물(M)의 이송경로와 수직하게 원통형의 홀이 형성되며, 상기 홀의 하단부는 부분적으로 개방되어 전원극(210) 및 유전체막(220)이 함께 홀 내로 삽입될 때, 유전체막(220)의 일부가 접지 몸체(235)의 하단으로부터 노출된다. 따라서 전원극(210)에 의해서 메인 플라즈마(MP)가 형성될때에도 넓은 면적에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성될 수가 있다.The plasma generating apparatus 200 according to the embodiment includes a power supply electrode 210, a dielectric film 220, a main plasma ground electrode 240, an auxiliary plasma ground electrode 230, a capacitance ground electrode 232, a gas inflow path 250, And a power controller 260. The auxiliary plasma grounding electrode 230 and the capacitance grounding electrode 232 are made of stainless steel or an aluminum alloy, and integrally form a grounding body 235. The lower end of the ground body 235 is formed with a cylindrical hole perpendicular to the transfer path of the workpiece (M), the lower end of the hole is partially open, the power pole 210 and the dielectric film 220 together into the hole When inserted, a portion of dielectric film 220 is exposed from the bottom of ground body 235. Therefore, even when the main plasma MP is formed by the power electrode 210, the plasma may be uniformly formed over a large area.

피처리물(M)은 이송롤러(R)에 의해서 접지 몸체(235) 및 메인 플라즈마 접지극(240) 사이를 연속적으로 통과하며, 플라즈마 발생장치(200)는 필요한 지점에서 메인 플라즈마를 생성하여 플라즈마 가공처리를 연속적으로 할 수가 있다.The workpiece M is continuously passed between the ground body 235 and the main plasma ground electrode 240 by the transfer roller R, and the plasma generator 200 generates the main plasma at a necessary point to process the plasma. Processing can be continued.

전원극(210)은 원통형으로 형성되며, 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 합금 등의 금속으로 구성된다. 전원극(210)은 전원 컨트롤러(260)와 전기적으로 연결되어 있으며, 전원 컨트롤러(260)에 의해서 전원극(210)에는 RF 전원이 인가될 수 있다.The power pole 210 is formed in a cylindrical shape and is made of metal such as stainless steel or aluminum alloy. The power pole 210 is electrically connected to the power controller 260, and RF power may be applied to the power pole 210 by the power controller 260.

전원 컨트롤러(260)는 임피던스 매칭박스(262)를 포함하며, 고주파 전원은 상기 매칭박스(262)를 통해 전원극(210)으로 전달된다. 전원 컨트롤러(260)에서는 기본적으로 보조 플라즈마(AP)를 생성할 수 있는 정도의 전원이 공급되고 있으며,전원극(210) 및 보조 플라즈마 접지극(230) 사이의 간격이 아주 좁고 면적 또한 작기 때문에 작은 파워의 전원으로도 용이하게 보조 플라즈마(AP)를 유지할 수가 있다.The power controller 260 includes an impedance matching box 262, and the high frequency power is transmitted to the power pole 210 through the matching box 262. The power controller 260 is basically supplied with a power enough to generate an auxiliary plasma (AP), and because the distance between the power pole 210 and the auxiliary plasma ground electrode 230 is very narrow and the area is also small, small power The auxiliary plasma AP can be easily maintained even with the power supply.

유전체막(220)은 알루미나, 석영, 실리콘 또는 세라믹으로 구성되며, 유전체막(220)은 전원극(210)의 주변을 따라 형성된 절연체로서, 전원극(210)과 주변 접지극들과의 직접적인 접촉을 차단한다. 여기서 유전체막(220)은 약 0.1~10mm의 두께로 형성된다.The dielectric film 220 is made of alumina, quartz, silicon, or ceramic, and the dielectric film 220 is an insulator formed along the periphery of the power source 210, and makes direct contact between the power source 210 and the peripheral ground electrodes. Block it. The dielectric film 220 is formed to a thickness of about 0.1 ~ 10mm.

유전체막(220)은 중공의 원통형으로 성형 제작되어 원통형의 전원극(210)을 유전체막(220)에 삽입하거나, 유전체막(220)을 전원극(210)의 표면에 도포 또는 증착함으로써 얻을 수가 있다. 이에 따라 종래의 판형 전원극과는 달리, 원통형의 유전체막(220)은 별도의 지지부재가 없이 유전체막(220)이 전원극(210)을 감싸는 간단한 구조로써, 전원극(210)을 완전하게 절연할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 전원극(210)을 통해 강한 전기장을 걸더라도 절연파괴가 없어서 상대적으로 다량의 반응가스를 공급하여 충분한 양의 플라즈마를 발생할 수 있다.The dielectric film 220 may be formed by forming a hollow cylindrical shape to insert the cylindrical power electrode 210 into the dielectric film 220, or to apply or deposit the dielectric film 220 on the surface of the power electrode 210. have. Accordingly, unlike the conventional plate-shaped power pole, the cylindrical dielectric layer 220 has a simple structure in which the dielectric layer 220 surrounds the power pole 210 without a separate supporting member, thereby completely covering the power pole 210. It has the advantage of being insulated. Therefore, even if a strong electric field is applied through the power source 210, there is no insulation breakdown, so that a relatively large amount of reaction gas may be supplied to generate a sufficient amount of plasma.

접지 몸체(235)는 하나의 접지극으로서, 보조 플라즈마(AP)를 생성하기 위해 전원극(210)에 인접하게 배치된 보조 플라즈마 접지극(230) 및 전원극(210)을 부분적으로 수용하면서 캐패시턴스를 형성하는 캐패시턴스 접지극(232)를 포함한다.The ground body 235 is a ground electrode, and partially forms the capacitance while partially receiving the auxiliary plasma ground electrode 230 and the power electrode 210 disposed adjacent to the power electrode 210 to generate the auxiliary plasma AP. Capacitance ground electrode 232 is included.

또한, 접지 몸체(235)의 내부로는 가스 유입경로(250)가 형성되며, 외부로부터 유입된 반응가스는 가스 유입경로(250)를 통과하여 보조 플라즈마 접지극(220) 및 전원극(210) 사이로 고르게 분산된다.In addition, a gas inflow path 250 is formed inside the ground body 235, and the reaction gas introduced from the outside passes through the gas inflow path 250 and passes between the auxiliary plasma ground electrode 220 and the power electrode 210. Evenly distributed.

가스 유입경로(250)는 외부로부터 반응가스가 유입되는 제1 유입로(252), 제1 유입로(252)와 연결되며 전원극(210)과 나란하게 형성되는 제2 유입로(254), 전원극(210)과 보조 플라즈마 접지극(220) 사이에 형성되는 유입챔버(256), 및 제2 유입로(254)와 유입챔버(256)를 연결하는 복수개의 오리피스(orifice)(258)을 포함한다. 반응가스는 제1 유입로(252)를 통해 접지 몸체(2350 내부로 진입하며, 제2 유입로(254)를 거쳐 오리피스(258)로 고르게 분포된다. 오리피스(258)를 통과한 반응가스는 유입챔버(256)를 통해 전원극(210) 및 보조 플라즈마 접지극(230)의 사이를 따라 전체적으로 분산되며, 분산된 반응가스는 각각의 위치에서 보조 플라즈마(AP) 또는 메인 플라즈마(MP)의 생성을 보조한다.The gas inflow path 250 is connected to the first inflow path 252, the first inflow path 252, through which the reaction gas flows from the outside, and the second inflow path 254 formed in parallel with the power electrode 210. An inlet chamber 256 formed between the power source 210 and the auxiliary plasma ground electrode 220, and a plurality of orifices 258 connecting the second inlet path 254 and the inlet chamber 256. do. The reaction gas enters into the ground body 2350 through the first inflow path 252 and is evenly distributed to the orifice 258 via the second inflow path 254. The reaction gas passing through the orifice 258 is introduced. Through the chamber 256 is entirely distributed between the power source 210 and the auxiliary plasma ground electrode 230, the dispersed reaction gas assists the generation of the auxiliary plasma (AP) or the main plasma (MP) at each position do.

이미 언급한 바와 같이, 보조 플라즈마 접지극(230)은 작은 파워의 전원으로도 보조 플라즈마(AP)를 생성할 수 있어야하기 때문에, 전원극(210)에 약 0.1~20mm 정도의 간격으로 가깝게 배치된다. 또한, 보조 플라즈마 접지극(230)과 전원 극(210)이 서로 나란하게 배치되어 있기 때문에, 보조 플라즈마(AP)가 메인 플라즈마(MP)로 전이될 때에도 전 구간에 걸친 대면적에서 신속하게 전이될 수가 있다.As mentioned above, since the auxiliary plasma ground electrode 230 should be able to generate the auxiliary plasma AP even with a small power source, the auxiliary plasma ground electrode 230 is disposed close to the power source 210 at intervals of about 0.1 to 20 mm. In addition, since the auxiliary plasma grounding electrode 230 and the power supply pole 210 are arranged in parallel with each other, even when the auxiliary plasma AP is transferred to the main plasma MP, the auxiliary plasma grounding electrode 230 and the power supply pole 210 may be quickly transferred in a large area over the entire section. have.

메인 플라즈마 접지극(240)는 전원극(210)의 하부에 위치하며, 전원극(210)으로부터 소정의 간격만큼 이격되어 배치된다. 메인 플라즈마 접지극(240)은 전원극(210)의 RF 전원에 대응하여 메인 플라즈마(Main Plasma)(MP)를 생성하기 위한 것으로서, 전원극(210)에 인가되는 전원이 일정 파워 이상으로 증가하면 전원극(210) 및 메인 플라즈마 접지극(240) 사이에 강한 전기장이 형성되고, 강한 전기장에 의해서 메인 플라즈마(MP)가 생성될 수 있다.The main plasma ground electrode 240 is positioned below the power pole 210 and is spaced apart from the power pole 210 by a predetermined interval. The main plasma ground electrode 240 is for generating a main plasma (MP) corresponding to the RF power of the power pole 210. When the power applied to the power pole 210 increases above a predetermined power, the power is supplied. A strong electric field is formed between the pole 210 and the main plasma ground electrode 240, and the main plasma MP may be generated by the strong electric field.

도 7을 참조하면, 전원극(210) 및 메인 플라즈마 접지극(240) 사이에 메인 플라즈마(MP)가 형성되어 있다. 물론, 메인 플라즈마(MP)와 함께 전원극(210) 및 보조 플라즈마 접지극(230) 사이에는 보조 플라즈마(AP)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 7, a main plasma MP is formed between the power supply electrode 210 and the main plasma ground electrode 240. Of course, an auxiliary plasma AP is formed between the power supply 210 and the auxiliary plasma ground electrode 230 together with the main plasma MP.

메인 플라즈마(MP)는 글로우 플라즈마로서, 피처리물이 전원극(210) 및 메인 플라즈마 접지극(240)을 통과하면서 넓은 면적 전체에 대해 세정 또는 산화막 형성 등의 플라즈마 가공처리를 거치게 된다. 또한, 보조 플라즈마(AP)는 항상 형성되어 있기 때문에, 메인 플라즈마(MP)로 쉽게 플라즈마 상태를 전이할 수 있으며, 메인 플라즈마(MP)를 처음 생성하거나 지속적으로 유지하는 데에 있어서 안정적인 결정적인 도움을 준다.The main plasma MP is a glow plasma, and the object to be processed passes through the power supply electrode 210 and the main plasma ground electrode 240 and undergoes plasma processing such as cleaning or oxide film formation over a large area. In addition, since the auxiliary plasma (AP) is always formed, it is possible to easily transition the plasma state to the main plasma (MP), which provides a stable and decisive help in the first generation or continuous maintenance of the main plasma (MP). .

따라서 플라즈마 가공을 하는 작업자는 원하는 시점에 메인 플라즈마를 생성 및 소멸할 수 있으며, 이러한 조절을 자유롭게 함으로써 정밀한 플라즈마 가공이 대기압 및 상온에서 가능하다는 것을 의미한다. 메인 플라즈마(MP)가 생성될 때 보 조 플라즈마(AP)의 플라즈마 상태를 쉽게 전이 받을 수 있기 때문에, 훨씬 안정되면서 전력의 손실이 적은 플라즈마를 생성할 수가 있다. Therefore, the operator of the plasma processing can generate and dissipate the main plasma at a desired time point, which means that precise plasma processing is possible at atmospheric pressure and room temperature by freeing the adjustment. Since the plasma state of the auxiliary plasma AP can be easily transitioned when the main plasma MP is generated, it is possible to generate a plasma that is much more stable and has less power loss.

그러나 상기와 같은 종래 대기압 플라즈마 발생기는 전극 주위를 둘러싸고 있는 접지극이 모두 도체로 되어 이루어져 있으므로 인위적으로 커패시턴스(capacitance)를 조절할 수 없다는 문제점이 있다.However, the conventional atmospheric plasma generator as described above has a problem in that the capacitance is not artificially adjusted because the ground electrodes surrounding the electrodes are all made of a conductor.

플라즈마 상태를 변화시키려면 파워를 높임으로써 인위적으로 플라즈마 세기를 변화시킬 수 있지만 저파워에서는 불가능하다. To change the plasma state, it is possible to artificially change the plasma intensity by increasing the power, but not at low power.

본 발명은 전술한 종래 대기압 플라즈마 발생기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 저파워에서도 플라즈마 헤드의 커패시턴스를 변화시킬 수 있도록 하여 낮은 파워에서도 플라즈마 강도를 용이하게 변화시킬 수 있는 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생기를 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다. The present invention has been made to solve the above problems of the conventional atmospheric pressure plasma generator, low power using RF that can easily change the plasma intensity at low power by changing the capacitance of the plasma head at low power, It is an object to provide a high density plasma generator.

본 발명의 다른 목적은 유전체에 닿는 접지극의 면적을 조절할 수 있도록 함으로써 초기 발생 및 상태유지의 플라즈마(seed plasma)를 저파워에서도 용이하게 발생시킬 수 있는 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생기를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a low-power, high-density plasma generator using RF that can easily generate the initial generation and state maintenance plasma at low power by controlling the area of the ground electrode in contact with the dielectric. have.

상기 한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생장치는 피처리물로부터 소정의 간격만큼 이격된 기둥 형상의 전원극, 상 기 전원극의 둘레를 덮는 유전체, 상기 전원극의 측면에 인접하게 배치되는 보조 플라즈마 접지극, 상기 전원극 및 상기 보조 플라즈마 접지극 사이로 반응가스를 제공하기 위한 가스 유입부, 그리고 상기 전원극으로 인가되는 RF 전원을 제어하는 전원 컨트롤러를 포함하는 피처리물을 처리하기 위하여 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 유전체의 주위와 보조 플라즈마 접지극 상부에 배치되어 있는 부도체, 상기 부도체의 상부에 배치되어 있는 접지극, 그리고 상기 보조 플라즈마 접지극, 부도체 및 접지극의 측면과 접지극의 상면을 감싸는 금속케이스을 포함하는 것을 특징으로 한다.The low-power, high-density plasma generator using the RF of the present invention for achieving the above object is a column-shaped power electrode spaced apart by a predetermined distance from the workpiece, a dielectric covering the circumference of the power electrode, the power electrode An auxiliary plasma ground electrode disposed adjacent to a side of the power source; a gas inlet for providing a reaction gas between the power electrode and the auxiliary plasma ground electrode; and a power controller configured to control an RF power applied to the power electrode; In the plasma generating apparatus for generating a plasma, a non-conductor disposed on the periphery of the dielectric and the auxiliary plasma ground electrode, a ground electrode disposed on the upper portion of the subconductor, and side surfaces of the auxiliary plasma ground electrode, the non-conductor, and the ground electrode. And a metal case surrounding the upper surface of the ground electrode. Gong.

본 발명의 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생장치는 또한 상기 유전체와 부도체 사이에 배치되고 하부가 개구되어 있는 커패시턴스조절용 환형 도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.The low-power, high-density plasma generator using RF of the present invention is also characterized by including an annular conductor for capacitance regulation, which is disposed between the dielectric and the non-conductor and has an opening at the bottom thereof.

본 발명의 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생장치는 또한 상기 환형도체가 둘 이상으로 대칭적으로 분할되어 있는 것을 특징으로 한다. The low power, high density plasma generating apparatus using the RF of the present invention is also characterized in that the annular conductor is symmetrically divided into two or more.

본 발명의 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생장치는 또한 상기 환형도체와 접지극 사이에 커패시턴스조절용 도체가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. The low-power, high-density plasma generator using RF of the present invention is further characterized in that a capacitance adjusting conductor is disposed between the annular conductor and the ground electrode.

본 발명의 플라즈마 발생장치는 부도체의 존재로 인하여 저파워에서도 플라즈마 헤드의 커패시턴스를 변화시킬 수 있도록 하여 낮은 파워에서도 플라즈마 강도를 용이하게 변화시킬 수 있으며, 유전체에 닿는 접지극의 면적을 조절할 수 있 도록 함으로써 초기 발생 및 상태유지의 플라즈마(seed plasma)를 저파워에서도 용이하게 발생시킬 수 있는 효과를 발휘한다. Plasma generator according to the present invention can change the capacitance of the plasma head at low power due to the presence of the non-conductor to easily change the plasma intensity even at low power, by adjusting the area of the ground electrode in contact with the dielectric It has an effect that can easily generate the initial generation and state maintenance plasma (seed plasma) even at low power.

이하 본 발명을 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 일실시예의 작동과정을 과정을 설명하기 위한 단면도이고, 도 9은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 다른 실시예의 작동과정을 과정을 설명하기 위한 단면도이며, 도 10은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 또 다른 실시예의 작동과정을 과정을 설명하기 위한 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating a process of an operation of an embodiment of the plasma generating apparatus according to the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a process of an operation of another embodiment of the plasma generating apparatus according to the present invention; 10 is a cross-sectional view for explaining a process of the operation of another embodiment of the plasma generating apparatus according to the present invention.

본 발명의 플라즈마 발생장치는 종래와 같이 피처리물(240)로부터 소정의 간격만큼 이격된 기둥 형상의 전원극(6), 상기 전원극(6)의 둘레를 덮는 유전체(5), 상기 전원극(6)의 측면에 인접하게 배치되는 보조 플라즈마 접지극(7), 상기 전원극 및 상기 보조 플라즈마 접지극 사이로 반응가스를 제공하기 위한 가스 유입부(7a), 그리고 상기 전원극(6)으로 인가되는 RF 전원을 제어하는 전원 컨트롤러(260)를 포함하고 있다. In the plasma generating apparatus of the present invention, a column-shaped power pole 6 spaced apart from the workpiece 240 by a predetermined interval as in the prior art, a dielectric 5 covering the circumference of the power pole 6, and the power pole RF applied to the auxiliary plasma ground electrode 7 disposed adjacent to the side surface of the side 6, a gas inlet 7a for providing a reaction gas between the power supply electrode and the auxiliary plasma ground electrode, and the power supply electrode 6; And a power controller 260 for controlling the power supply.

본 발명의 플라즈마 발생장치는 상기 유전체(5)의 주위와 보조 플라즈마 접지극(7) 상부에 배치되어 있는 부도체(3), 상기 부도체(3)의 상부에 배치되어 있는 접지극(1), 그리고 상기 보조 플라즈마 접지극(7), 부도체(3) 및 접지극(1)의 측면과 접지극(1)의 상면을 감싸는 금속케이스(8)가 구성되어 있다.The plasma generating apparatus of the present invention includes a non-conductor 3 disposed on the periphery of the dielectric 5 and the auxiliary plasma ground electrode 7, a ground electrode 1 disposed on the sub-conductor 3, and the auxiliary. The metal ground 8 which surrounds the plasma ground electrode 7, the non-conductor 3, the side surface of the ground electrode 1, and the upper surface of the ground electrode 1 is comprised.

그리고 상기 유전체(5)와 부도체(3) 사이에 배치되고 하부가 개구되어 있는 커패시턴스조절용 환형 도체(4)와, 상기 환형도체(4)와 접지극(1) 사이에 배치되어 있는 커패시턴스조절용 도체(2)가 구성되어 있다. And a capacitance adjusting annular conductor 4 disposed between the dielectric 5 and the non-conductor 3 and having an open lower portion, and a capacitance adjusting conductor 2 disposed between the annular conductor 4 and the ground electrode 1. ) Is configured.

커패시턴스조절용 환형 도체(4)와 커패시턴스조절용 도체(2)는 그 크기를 조정할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이 커패시턴스조절용 환형 도체(4)와 커패시턴스조절용 도체(2)의 크기가 작아 질 경우에 그 빈 공간은 부도체(3)에 의하여 채워져야 한다.The capacitance adjusting annular conductor 4 and the capacitance adjusting conductor 2 can adjust the size. As shown in the figure, when the size of the capacitance adjusting annular conductor 4 and the capacitance adjusting conductor 2 becomes small, the empty space should be filled by the insulator 3.

그리고 상기 환형도체(4)는 둘 이상으로 대칭적으로 분할될 수 있는데, 예를 들어, 도시된 바와 같이 분할도체(4a)(4b)(4c)로 5개로 대칭적으로 분할될 수 있다. 이 경우에도 분할도체를 배치하지 않는 공간은 부도체(3)로 채워진다. In addition, the annular conductor 4 may be symmetrically divided into two or more. For example, the annular conductor 4 may be divided into five symmetrically into divided conductors 4a, 4b, and 4c. Even in this case, the space in which the divided conductors are not disposed is filled with the insulators 3.

부도체(3)는 커패시턴스조절용 환형 도체(4)와 커패시턴스조절용 도체(2)의 크기별, 그리고 분할도체(4a)(4b)(4c)의 유무에 따라 빈 공간이 생기지 않도록 각 경우에 따른 형상의 것이 준비되어야 한다. The non-conductor 3 has a shape according to each case so that the empty space does not occur depending on the size of the capacitance-adjusting annular conductor 4 and the capacitance-adjusting conductor 2 and the presence or absence of the divided conductors 4a, 4b, and 4c. Be prepared.

이와 같이 커패시턴스조절용 환형 도체(4)와 커패시턴스조절용 도체(2)의 크기를 조정하고 환형도체(4)를 분할할 수 있도록 하는 이유는 커패시턴스를 조절하여 플라즈마의 강도를 조절할 수 있게 하기 위함이다.As such, the reason for adjusting the size of the capacitance-adjusting annular conductor 4 and the capacitance-adjusting conductor 2 and dividing the annular conductor 4 is to adjust the capacitance to control the intensity of the plasma.

커패시턴스조절용 환형 도체(4)와 커패시턴스조절용 도체(2)를 교체할 때에는 금속케이스(8)를 개방하여 부도체(3)와 함께 교체한다. When the capacitance adjusting annular conductor 4 and the capacitance adjusting conductor 2 are replaced, the metal case 8 is opened to be replaced together with the non-conductor 3.

도 8에 도시된 바와 같이 커패시턴스조절용 환형 도체(4)와 커패시턴스조절용 도체(2)가 모두 배치된 경우에 대하여 설명한다. 이 때에는 종래와 같이 유전체(5) 주위에 모두 도체로 감싸여 있는 경우에 비하여 전원극(6)과 보조 플라즈마 접지극(7)사이에 더 강한 전기장이 생성되어 플라즈마의 강도를 강하게 한다.  As shown in FIG. 8, the case where both the capacitance adjustment annular conductor 4 and the capacitance adjustment conductor 2 are arrange | positioned is demonstrated. In this case, a stronger electric field is generated between the power supply electrode 6 and the auxiliary plasma ground electrode 7 than in the case where the conductor 5 is all wrapped around the dielectric 5 as in the related art, thereby increasing the strength of the plasma.

그리고 도 9에 도시된 바와 같이 커패시턴스조절용 도체(2)가 없는 경우에는 도 8의 경우보다 전원극(6)과 보조 플라즈마 접지극(7)사이에 더 강한 전기장이 생성되어 플라즈마의 강도를 보다 강하게 한다. In the absence of the capacitance adjusting conductor 2 as shown in FIG. 9, a stronger electric field is generated between the power supply 6 and the auxiliary plasma grounding electrode 7 than in the case of FIG. 8 to make the plasma stronger. .

도 10에 도시된 바와 같이 커패시턴스조절용 도체(2)는 배치되고 커패시턴스조절용 환형 도체(4)의 분할도체(4c)가 없는 경우에는 도 8의 경우보다는 강하고 도 9의 경우보다는 약한 플라즈마를 발생한다.As shown in FIG. 10, when the capacitance adjusting conductor 2 is disposed and there is no divided conductor 4c of the capacitance adjusting annular conductor 4, the plasma is stronger than that of FIG. 8 and weaker than that of FIG. 9.

이와 같이 본 발명의 플라즈마 발생장치는 저전압, 저파워 상황에서 도체의 커패시턴스를 변화시킴으로써 매칭(matching)을 변화시켜 매우 안정된 글로우 플라즈마(glow plasma)를 발생시킴은 물론 인위적으로 스트림(streamer)를 발생시켜 표면을 강력하게 처리할 수 있는 안정된 플라즈마를 발생시킬 수 있다. As described above, the plasma generator of the present invention changes the matching by changing the capacitance of a conductor in a low voltage and low power situation, thereby generating a very stable glow plasma and artificially generating a streamer. It is possible to generate a stable plasma that can treat the surface strongly.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 따라서 그러한 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다. Although the invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made within the spirit and scope of the invention, and such changes or modifications are consequently claimed. You will have to belong to the range.

도 1은 종래의 DBD 방전법을 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram for explaining a conventional DBD discharge method.

도 2는 글로우 플라즈마의 특성을 설명하기 위한 전류-전압 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing a current-voltage characteristic curve for explaining a characteristic of a glow plasma.

도 3은 종래 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 보조 플라즈마를 설명하기 위한 개략도이다.3 is a schematic view for explaining an auxiliary plasma of the plasma generating apparatus according to the first embodiment.

도 4는 종래 제1 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 보조 플라즈마 및 메인 플라즈마를 설명하기 위한 개략도이다.4 is a schematic view for explaining an auxiliary plasma and a main plasma of the plasma generating apparatus according to the first embodiment.

도 5는 종래 제1 실시예와 유사한 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생장치를 설명하기 위한 개략도이다.5 is a schematic view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment similar to the first embodiment.

도 6은 종래 제2 실시예에 따른 플라즈마 발생장치를 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing a plasma generator according to the second embodiment.

도 7은 종래 제2 실시예에 따라 플라즈마 발생장치가 작동하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.7 is a cross-sectional view for describing a process of operating a plasma generator according to a second embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 일실시예의 작동과정을 과정을 설명하기 위한 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating a process of an operation of an embodiment of a plasma generating apparatus according to the present invention.

도 9은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 다른 실시예의 작동과정을 과정을 설명하기 위한 단면도이다.9 is a cross-sectional view for explaining a process of the operation of another embodiment of the plasma generating apparatus according to the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 또 다른 실시예의 작동과정을 과정을 설명하기 위한 단면도이다.10 is a cross-sectional view for explaining a process of the operation of another embodiment of the plasma generating apparatus according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: 접지극 2: 커패시턴스조절용 도체1: Grounding pole 2: Conductor for capacitance adjustment

3: 부도체 4. 커패시턴스조절용 환형 도체3: insulator 4. capacitance-conducting annular conductor

4a, 4b, 4c: 분할도체 5: 유전체4a, 4b, 4c: split conductor 5: dielectric

6: 전원극 7: 보조 플라즈마 접지극6: power pole 7: auxiliary plasma ground electrode

7a: 가스주입로 8: 금속케이스7a: gas injection path 8: metal case

Claims (4)

피처리물(240)로부터 소정의 간격만큼 이격된 기둥 형상의 전원극(6), 상기 전원극(6)의 둘레를 덮는 유전체(5), 상기 전원극(6)의 측면에 인접하게 배치되는 보조 플라즈마 접지극(7), 상기 전원극(6) 및 상기 보조 플라즈마 접지극(7) 사이로 반응가스를 제공하기 위한 가스 유입부(7a), 그리고 상기 전원극(6)으로 인가되는 RF 전원을 제어하는 전원 컨트롤러(260)를 포함하는 피처리물(240)을 처리하기 위하여 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생장치에 있어서, A column-shaped power pole 6 spaced apart from the workpiece 240 by a predetermined distance, a dielectric 5 covering the periphery of the power pole 6, and disposed adjacent to the side surface of the power pole 6. Controlling the RF power applied to the auxiliary plasma ground electrode (7), the gas inlet (7a) for providing a reaction gas between the power electrode 6 and the auxiliary plasma ground electrode (7) In the plasma generating apparatus for generating a plasma for processing the workpiece 240 including the power supply controller 260, 상기 유전체(5)의 주위와 보조 플라즈마 접지극(7) 상부에 배치되어 있는 부도체(3), An insulator 3 disposed around the dielectric 5 and above the auxiliary plasma ground electrode 7, 상기 부도체(3)의 상부에 배치되어 있는 접지극(1), 그리고 A ground electrode 1 disposed on the insulator 3, and 상기 보조 플라즈마 접지극(7), 부도체(3) 및 접지극(1)의 측면과 접지극(1)의 상면을 감싸는 금속케이스(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생장치.Low-power, high-density plasma generator using RF, characterized in that the auxiliary plasma ground electrode 7, the non-conductor (3) and the metal case (8) surrounding the upper surface of the ground electrode (1) and the ground electrode (1) . 제1항에 있어서, 상기 유전체(5)와 부도체(3) 사이에 배치되고 하부가 개구되어 있는 커패시턴스조절용 환형 도체(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생장치. A low power, high density plasma generator using RF according to claim 1, characterized in that it comprises an annular conductor (4) for capacitance adjustment arranged between the dielectric (5) and the insulator (3) and having a lower opening. 제2항에 있어서, 상기 환형도체(4)가 둘 이상으로 대칭적으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생장치.The low power and high density plasma generator according to claim 2, wherein the annular conductor (4) is symmetrically divided into two or more. 제2항에 있어서, 상기 환형도체(4)와 접지극(1) 사이에 커패시턴스조절용 도체(2)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 RF를 이용한 저파워, 고밀도 플라즈마 발생장치.The low power and high density plasma generator according to claim 2, wherein a capacitance adjusting conductor (2) is disposed between the annular conductor (4) and the ground electrode (1).
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