KR101096458B1 - 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치 - Google Patents

공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 발생가스와 공정가스를 분리하여 플라즈마 발생 및 안정성을 향상시킬 수 있는 공급하는 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치에 관한 것이다.
본 발명의 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치는, 접지되어 있고 하부가 개방된 하우징과; 상기 하우징의 내부에 상기 하우징과 이격되게 배치되는 RF전극과; 상기 RF전극에 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 하우징 내부에 배치되어 상기 RF전극을 상기 하우징에 고정시키면서 상기 하우징과 RF전극을 이격시키는 절연체로 이루어지고, 상기 하우징의 측면 하부와 상기 RF전극의 측면 하부는 상호 이격된 상태에서 직면하고 있어 방전공간을 형성하며, 상기 방전공간에는 플라즈마 발생가스와 공정가스가 각각 공급되되, 상기 플라즈마 발생가스와 상기 공정가스는 서로 다른 경로를 통해 상기 방전공간에 각각 공급되는 것을 특징으로 한다.
대기압 플라즈마, 공정가스, 플라즈마 발생가스, 분리공급,

Description

공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치 { ATMOSPHERIC PRESSURE PLASMA APPARATUS FOR SUPPLING SEPERATELY PROCESSING GAS }
본 발명은 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 발생가스와 공정가스를 분리하여 플라즈마 발생 및 안정성을 향상시킬 수 있는 공급하는 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치에 관한 것이다.
대기압 플라즈마 장치 특히 DBD(Deolectric Barrier Discharge, 유전체 장벽 방전) 장치의 경우 장치의 구조 또는 전극 구조에 차이는 있으나, 플라즈마 발생 및 안정화를 위해 사용되는 가스(Ar, He 등)와 식각 또는 도핑 등을 위한 공정가스를 혼합하여 플라즈마 장치에 공급하는 방식을 사용하고 있다.
즉, 기존의 대기압 DVD장치 또는 대기압 Glow Discharge(APGD : Atmospheric Pressure Glow Discharge)의 경우 공정가스만을 이용한 플라즈마 생성이 힘들기 때문에, 플라즈마 발생 및 안정화를 위하여 다량의 Ar, He 또는 CDA(Clean Dry Air)와 함께 공정가스를 혼합하여 플라즈마 장치로 공급함으로써, 가공공정에 이용하는 플라즈마를 생성한다.
그러나, 대기압 하의 플라즈마 방전 특히 MHz 이상의 고주파 방전에서는 Ar 등의 플라즈마 발생가스에 비하여 공정가스의 방전이 매우 힘들다.
이를 해결하고자 플라즈마 발생가스와 공정가스를 처음부터 혼합하여 주입하나, 이 역시 플라즈마 발생 및 안정화가 매우 힘들며, 공정조건 역시 수시로 바뀔 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 플라즈마 발생가스와 공정가스를 독립적으로 주입하면서 플라즈마 발생의 용이화 및 안정화를 이룰 수 있는 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치는, 접지되어 있고 하부가 개방된 하우징과; 상기 하우징의 내부에 상기 하우징과 이격되게 배치되는 RF전극과; 상기 RF전극에 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 하우징 내부에 배치되어 상기 RF전극을 상기 하우징에 고정시키면서 상기 하우징과 RF전극을 이격시키는 절연체로 이루어지고, 상기 하우징의 측면 하부와 상기 RF전극의 측면 하부는 상호 이격된 상태에서 직면하고 있어 방전공간을 형성하며, 상기 방전공간에는 플라즈마 발생가스와 공정가스가 각각 공급되되, 상기 플라즈마 발생가스와 상기 공정가스는 서로 다른 경로를 통해 상기 방전공간에 각각 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 발생가스를 공급하는 제1공급부는, 상기 공정가스를 공급하는 제2공급부보다 상기 방전공간으로부터 멀리 떨어져 있다.
상기 하우징의 내측면과 상기 절연체는 상호 이격되어 상기 방전공간과 연통되되, 상기 하우징의 내측면과 절연체 사이의 간격은 상기 방전공간의 간격보다 작고, 상기 제1공급부는 상기 하우징과 절연체 사이로 상기 플라즈마 발생가스를 공 급하여 상기 하우징과 절연체 사이의 간격을 통해 상기 방전공간으로 이동하도록 하고, 상기 제2공급부는 상기 공정가스를 상기 방전공간에 직접 공급한다.
상기 제1공급부는, 상기 하우징의 측면 상부 또는 상면을 길이방향으로 관통하여 길게 형성된 제1공급관과; 상기 하우징에 형성되고 상기 제1공급관을 상기 하우징의 내부로 연통시키는 다수개의 제1분사관으로 이루어지고, 상기 제2공급부는, 상기 하우징의 측면 하부를 길이방향으로 관통하여 길게 형성된 제2공급관과; 상기 하우징에 형성되고 상기 제2공급관을 상기 하우징의 내부로 연통시키는 다수개의 제2분사관으로 이루어지되, 상기 하우징, RF전극, 절연체, 제1공급부 및 제2공급부는 전후좌우 대칭을 이루고 있고, 상기 제1분사관은 상기 절연체에 직면하여 상기 절연체와 하우징 사이로 상기 플라즈마 발생가스를 공급하며, 상기 제2분사관은 상기 RF전극에 직면하여 상기 방전공간으로 상기 공정가스를 공급한다.
상기 제1공급부는, 상기 하우징의 측면 상부 또는 상면을 길이방향으로 관통하여 길게 형성된 제3공급관과; 상기 하우징에 형성되고 상기 제3공급관을 상기 하우징의 내부로 연통시키는 다수개의 제3분사관으로 이루어지고, 상기 제2공급부는, 상기 절연체를 길이방향으로 관통하여 길게 형성된 제4공급관과; 상기 절연체에 형성되고 상기 제4공급관을 상기 하우징의 내부로 연통시키는 다수개의 제4분사관으로 이루어지되, 상기 하우징, RF전극, 절연체, 제1공급부 및 제2공급부는 전후좌우 대칭을 이루고 있고, 상기 제3분사관은 상기 절연체에 직면하여 상기 절연체와 하우징 사이로 상기 플라즈마 발생가스를 공급하며, 상기 제4분사관은 상기 방전공간과 직면하도록 개방 형성되어 상기 공정가스를 상기 방전공간에 직접 공급한다.
상기 절연체의 측면에는 다수개의 가이드돌기가 일정간격으로 이격되어 돌출 형성되되, 상기 가이드돌기는 상기 하우징의 내측면과 접하도록 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치의 사용방법은, 하부가 개방된 하우징과; 상기 하우징의 내부에 상기 하우징과 이격되게 배치되는 RF전극과; 상기 RF전극에 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 하우징 내부에 배치되어 상기 RF전극을 상기 하우징에 고정시키면서 상기 하우징과 RF전극을 이격시키는 절연체로 이루어지고, 상기 하우징의 하부와 상기 RF전극의 하부는 상호 이격된 상태에서 직면하고 있어 방전공간을 형성하며, 상기 방전공간에는 플라즈마 발생가스와 공정가스가 각각 공급되되, 상기 플라즈마 발생가스와 상기 공정가스는 서로 다른 경로를 통해 상기 방전공간에 각각 공급되는 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치를 사용함에 있어서, 상기 플라즈마 발생가스를 먼저 공급하여 플라즈마를 발생시켜 안정화시킨 후, 상기 공정가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치에 따르면, 제1공급부와 제2공급부를 통해 플라즈마 발생가스와 공정가스를 독립적으로 주입하고, 특히 플라즈마 발생가스 주입 후 공정가스를 주입하기 때문에, 초기에 플라즈마를 용이하게 발생시켜 안전화시킬 수 있으며 공정가스의 여기를 좀 더 쉽게 할 수 있는 효과가 있다.
[ 제1실시예 ]
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 대기압 플라즈마 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 대기압 플라즈마 장치의 일방향 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 대기압 플라즈마 장치의 타방향 분해사시도이고, 도 4는 도 1의 A-A선을 취하여 본 단면도이며, 도 5는 도 1의 B-B선을 취하여 본 단면도이고, 도 6은 도 4의 C-C선을 취하여 본 단면도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치는, 하우징(110)과, RF전극(120)과, 전원공급부(125)와, 절연체(130)와, 제1공급부(140)와, 제2공급부(150)로 이루어진다.
상기 하우징(110)은 직육면체 형상으로 길게 형성되어 있고, 내부에 빈공간이 형성되어 있으며, 하부가 개방되어 있다.
상기 하우징(110)에는 접지선에 연결되어 있다.
상기 RF전극(120)은 상기 하우징(110)의 내부에 상기 하우징(110)과 이격되게 배치된다.
상기 RF전극(120)은 플라즈마 발생을 위해 전원이 공급되는 전극이다.
상기 전원공급부(125)는 상기 RF전극(120)에 전원을 공급한다.
본 실시예에서 상기 전원공급부(125)는 별도의 전원공급단자가 상기 하우징(110)의 상면, 절연체(130)를 관통하여 상기 RF전극(120)에 연결되어 있다.
상기 절연체(130)는 상기 하우징(110) 내부에 배치되어 상기 RF전극(120)을 상기 하우징(110)에 고정시키면서 동시에 상기 하우징(110)과 RF전극(120)을 이격시키는 역할을 한다.
상기 절연체(130) 및 RF전극(120)은 상기 하우징(110)과 같이 길게 형성되어 대면적으로 플라즈마가 발생되도록 한다.
상기 RF전극(120)은 상기 절연체(130)의 하부를 통해 삽입된 후, 상기 절연체(130)의 상부와 상기 RF전극(120)의 상부를 별도의 체결수단을 이용하여 고정 결합한다.
그리고, 상기 RF전극(120)이 장착된 상기 절연체(130)를 상기 하우징(110)의 하부를 통해 삽입한 후, 상기 하우징(110)의 측면과 상기 절연체(130)의 측면을 별도의 체결수단을 이용하여 상호 고정결합한다.
이로 인해, 상기 RF전극(120)은 상기 절연체(130)를 통해 상기 하우징(110)의 내부에 장착된다.
이때, 상기 RF전극(120)과 상기 하우징(110)은 상호 이격되어 있고, 특히 상기 하우징(110)의 측면 하부와 상기 RF전극(120)의 측면 하부는 상호 이격된 상태에서 직면하고 있어 방전공간(160)을 형성한다.
상기 방전공간(160)은 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 RF전극(120)의 외주면과 상기 하우징(110)의 내주면 사이의 양측에 각각 형성되어 있다.
이를 위해 상기 RF전극(120)은 상기 절연체(130)보다 하방향으로 더 돌출되어 있다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 절연체(130)의 상부와 측면은 상기 하우징(110)의 내측면과 이격되어 있고, 이러한 이격공간은 상기 방전공간(160)과 연통되어 있다.
이때, 상기 하우징(110)의 내측면과 절연체(130) 사이의 이격된 간격은, 상기 방전공간(160)의 간격보다 작다.
또한, 상기 절연체(130)의 외측면에는 상기 RF전극(120)의 삽입방향 즉 플라즈마 분출방향으로 다수개의 가이드돌기(135)가 일정간격으로 이격된 상태로 돌출 형성되어 있다.
상기 가이드돌기(135)는 상기 하우징(110)의 내측면과 접하도록 한다.
상기 제1공급부(140)는 플라즈마 발생가스를 공급하는 곳으로서, 상기 하우징(110)에 형성되어 있다.
상기 플라즈마 발생가스는 Ar, He 등으로 이루어진다.
이러한 상기 제1공급부(140)는, 제1공급관(141)과 제1분사관(142)으로 이루어진다.
상기 제1공급관(141)은 상기 하우징(110)의 상면에 길이방향으로 관통하여 길게 형성되어 있다.
상기 제1공급관(141)에는 외부에서 상기 플라즈마 발생가스가 공급되어야 하기 때문에, 일단 및/또는 타단이 상기 하우징(110)의 외부로 개방되어 있다.
본 실시예와 달리, 상기 제1공급관(141)을 상기 하우징(110)의 측면 양측 상부에 길이방향으로 관통하여 길게 형성할 수도 있다.
상기 제1분사관(142)은 다수개로 이루어져 상기 하우징(110)에 형성되고, 상기 제1공급관(141)을 상기 하우징(110)의 내부로 연통시키고 있다.
본 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1공급관(141)이 상기 하우징(110)의 상면 중심부에 길이방향으로 길게 형성되어 있는바, 상기 제1분사관(142)은 상기 하우징(110)의 상면에서 하방향으로 형성되어 상기 제1공급관(141)과 상기 하우징(110)의 내부를 상호 연통시키고 있다.
상기 제1분사관(142)은 상기 하우징(110)의 상면에 형성되어 있기 때문에, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 절연체(130)에 직면하고 있게 되고, 이로 인해 상기 제1분사관(142)은 상기 절연체(130)와 하우징(110) 사이로 상기 플라즈마 발생가스를 공급하게 된다.
따라서, 상기 제1공급관(141)를 통해 상기 플라즈마 발생가스가 공급되면, 플라즈마 발생가스는 상기 제1분사관(142)을 통해 상기 하우징(110)과 절연체(130) 사이로 분사되고, 이는 상기 하우징(110)과 절연체(130) 사이의 간격을 통해 상기 방전공간(160)으로 이동하게 된다.
이때, 상기 제1분사관(142)은 상기 하우징(110)의 길이방향을 따라 다수개가 형성되어 있는바, 상기 제1분사관(142)을 통해 분사되는 상기 플라즈마 발생가스는 상기 하우징(110)과 절연체(130) 사이의 공간에 거의 균일하게 분사된다.
또한, 상기 하우징(110)의 내측면과 상기 절연체(130) 사이의 간격은 매우 좁으면서 일정하기 때문에, 상기 제1분사관(142)을 통해 분사된 상기 플라즈마 발생가스는 상기 하우징(110)의 내측면과 상기 절연체(130) 사이의 좁은 간격으로 통 해 균일하게 상기 방전공간(160)으로 이동하게 된다.
상기 제2공급부(150)는 상기 제1공급부(140)와 별도로 형성되어, 공정가스를 상기 방전공간(160)에 직접 공급하는 역할을 한다.
즉, 상기 제1공급부(140)는 상기 플라즈마 발생가스를 상기 방전공간(160)에 직접 공급하지 않고 상기 하우징(110)과 절연체(130) 사이로 공급한 후 상기 방전공간(160)으로 이동되도록 하는데 반해, 상기 제2공급부(150)는 공정가스를 상기 방전공간(160)으로 직접 공급한다.
따라서, 상기 방전공간(160)에는 상기 플라즈마 발생가스와 공정가스가 각각 서로 다른 경로를 통해 공급된다.
상기 공정가스는 SF6, CF4, Cl2, O2, NF3 등으로 이루어진 가스이다.
상기 플라즈마 발생가스를 공급하는 제1공급부(140)는, 상기 공정가스를 공급하는 제2공급부(150)보다 상기 방전공간(160)으로부터 멀리 떨어져 있다.
이러한 상기 제2공급부(150)는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 제2공급관(151)과 제2분사관(152)으로 이루어진다.
상기 제2공급관(151)은 상기 하우징(110)의 측면 하부를 길이방향으로 관통하여 길게 형성되어 있다.
상기 제2공급관(151)은 2개로 이루어져 상기 하우징(110)의 양측면 하부를 길이방향으로 관통하여 형성되도록 한다.
상기 제2공급관(151)에는 외부에서 상기 공정가스가 공급되어야 하기 때문 에, 일단 및/또는 타단이 상기 하우징(110)의 외부로 개방되어 있다.
상기 제2분사관(152)은 다수개로 이루어져 상기 하우징(110)의 측면에 형성되고, 상기 제2공급관(151)을 상기 하우징(110)의 내부로 연통시키고 있다.
상기 제2공급관(151)이 상기 하우징(110)의 측면 하부에 길이방향으로 길게 형성되어 있는바, 상기 제2분사관(152)은 상기 하우징(110)의 측면 하부에서 내측방향으로 형성되어 상기 제2공급관(151)과 상기 하우징(110)의 내부를 상호 연통시키고 있다.
상기 제2분사관(152)은 상기 하우징(110)의 측면 하부에 형성되어 있기 때문에, 상기 RF전극(120)에 직면하고 있게 되고, 이로 인해 상기 제2분사관(152)은 상기 RF전극(120)과 상기 하우징(110) 사이에 형성된 상기 방전공간(160)으로 상기 공정가스를 공급하게 된다.
따라서, 상기 제2공급관(151)를 통해 상기 공정가스가 공급되면, 공정가스는 상기 제2분사관(152)을 통해 상기 방전공간(160)으로 직접 분사되게 된다.
이때, 상기 제2분사관(152)은 상기 하우징(110)의 길이방향을 따라 다수개가 형성되어 있는바, 상기 제2분사관(152)을 통해 분사되는 상기 공정가스는 상기 하우징(110)과 RF전극(120) 사이에 형성된 상기 방전공간(160)에 거의 균일하게 분사된다.
상기 하우징(110), RF전극(120), 절연체(130), 제1공급부(140) 및 제2공급부(150)는 전후좌우 대칭을 이루고 있도록 하여, 상기 방전공간(160)에 균일하게 플라즈마가 발생되어 하부를 통해 분출되도록 한다.
이하, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동과정에 대하여 살펴본다.
먼저, 상기 제1공급관(141)을 통해 플라즈마 발생가스를 공급하면서, 상기 전원공급부(125)에서 상기 RF전극(120)에 전원을 공급한다.
상기 제1공급관(141)을 통해 공급된 플라즈마 발생가스는 다수개의 상기 제1분사관(142)을 통해 상기 절연체(130)의 상면으로 분사되고, 이는 다시 상기 절연체(130)의 측면에 형성된 상기 가이드돌기(135) 사이를 통해 하부로 이동하게 된다.
상기 가이드돌기(135) 사이를 통해 상기 방전공간(160)으로 이동된 상기 플라즈마 발생가스는 전원이 공급된 상기 RF전극(120)과 상기 하우징(110) 사이에 존재하기 때문에 방전되어 플라즈마를 발생하게 된다.
상기 플라즈마 발생가스와 공정가스를 혼합하지 않고, 상기 플라즈마 발생가스만을 공급한 상태에서 방전을 일으키기 때문에, 방전을 좀 더 쉽게 일으킬 수 있다.
상기 플라즈마 발생가스에 의해 플라즈마가 발생되고 안정화된 이후에, 상기 제2공급부(150)를 통해 상기 공정가스를 공급하게 된다.
상기 공정가스는 상기 제2공급관(151)을 통해 상기 제2분사관(152)을 거쳐 상기 하우징(110)의 측면의 하부에서 상기 방전공간(160)으로 직접 분사된다.
상기 공정가스의 분사 시기는 상기 플라즈마 발생가스에 의해 이미 플라즈마가 발생하여 충분히 안정화된 상태이기 때문에, 상기 공정가스를 주입하였을 때 공 정가스의 여기를 좀더 손쉽게 할 수 있어, 공정가스에 의한 가공효율을 증대시킬 수 있다.
[ 제2실시예 ]
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 대기압 플라즈마 장치의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 대기압 플라즈마 장치의 일방향 분해사시도이며, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 대기압 플라즈마 장치의 타방향 분해사시도이고, 도 10은 도 7의 D-D선을 취하여 본 단면도이며, 도 11은 도 7의 E-E선을 취하여 본 단면도이고, 도 12는 도 10의 F-F선을 취하여 본 단면도이다.
도 7 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치는, 하우징(110)과, RF전극(120)과, 전원공급부(125)와, 절연체(130)와, 제1공급부(140)와, 제2공급부(150)로 이루어진다.
상기 하우징(110)은 직육면체 형상으로 길게 형성되어 있고, 내부에 빈공간이 형성되어 있으며, 하부가 개방되어 있다.
상기 하우징(110)은 제1실시예 같이 1개의 구성으로 이루어질 수도 있고, 본 실시예와 같이 2개의 구성으로 이루어질 수도 있다.
본 실시예에서는 상기 하우징(110)이, 하우징본체(111)와 접지전극부(115)로 분할되어 있다.
상기 하우징본체(111)는 직육면체 형상으로 길게 형성되어 있고, 내부에 빈 공간이 형성되어 있으며, 하부가 개방되어 있다.
그리고, 상기 접지전극부(115)는 상기 하우징본체(111)의 하부에 결합되어 있으며, 접지선이 연결되어 있다.
상기 RF전극(120)은 상기 하우징(110) 내부에 상기 하우징(110)의 내주면 자세하게는 상기 접지전극부(115)와 이격된 상태로 배치되어 있고, 상기 절연체(130)는 상기 RF전극(120)을 상기 하우징(110)에 결합시키면서 상기 RF전극(120)과 하우징(110)이 서로 접하지 않도록 하고 있다.
또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 절연체(130)는 상기 하우징본체(111)의 내측면과 약간 이격되어 있어, 후술하는 바와 같이 상기 제3분사관(144)을 통해 분사되는 플라즈마 발생가스가 상기 방전공간(160)으로 이동할 수 있도록 한다.
그외 상기 하우징(110), RF전극(120), 전원공급부(125) 및 절연체(130)는 상술한 제1실시예와 비교하여 동일 유사한 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
상기 제1공급부(140)는 플라즈마 발생가스를 공급하는 곳으로서, 상기 하우징(110)에 형성되어 있다.
이러한 상기 제1공급부(140)는, 제3공급관(143)과 제3분사관(144)으로 이루어진다.
상기 제3공급관(143)은 도 12에 도시된 바와 같이 상기 하우징본체(111)의 양측면에 길이방향으로 관통하여 길게 형성되어 있다.
상기 제3공급관(143)에는 외부에서 상기 플라즈마 발생가스가 공급되어야 하기 때문에, 일단 및/또는 타단이 상기 하우징본체(111)의 외부로 개방되어 있다.
본 실시예와 달리, 상기 제3공급관(143)을 상기 하우징본체(111)의 상면 중심부에 길이방향으로 관통하여 길게 형성할 수도 있다.
상기 제3분사관(144)은 다수개로 이루어져 상기 하우징본체(111)에 형성되고, 상기 제3공급관(143)을 상기 하우징본체(111)의 내부로 연통시키고 있다.
본 실시예에서는 상기 제3공급관(143)이 상기 하우징본체(111)의 측면 양측에 길이방향으로 길게 형성되어 있는바, 상기 제3분사관(144)은 상기 하우징본체(111)의 측면 양측에서 내측방향으로 형성되어 상기 제3공급관(143)과 상기 하우징본체(111)의 내부를 상호 연통시키고 있다.
상기 제3분사관(144)은 상기 하우징본체(111)의 양측면에 형성되어 있기 때문에 상기 절연체(130)에 직면하고 있게 되고, 이로 인해 도 10 및 도 12에 도시된 바와 같이 상기 제3분사관(144)은 상기 절연체(130)와 하우징본체(111) 사이로 상기 플라즈마 발생가스를 공급하게 된다.
이때, 상기 절연체(130)의 측면과 상기 하우징본체(111)의 내측면는 약간 이격되어 있는바, 상기 제3공급관(143)를 통해 상기 플라즈마 발생가스가 공급되면, 플라즈마 발생가스는 상기 제3분사관(144)을 통해 상기 하우징본체(111)와 절연체(130) 사이의 간극으로 분사되고, 이는 상기 하우징본체(111)과 절연체(130) 사이의 간격을 통해 상기 방전공간(160)으로 이동하게 된다.
이때, 상기 제3분사관(144)은 상기 하우징본체(111)의 길이방향을 따라 다수개가 형성되어 있는바, 상기 제3분사관(144)을 통해 분사되는 상기 플라즈마 발생가스는 상기 하우징본체(111)와 절연체(130) 사이의 공간에 거의 균일하게 분사된 다.
또한, 상기 하우징(110)의 내측면 자세하게는 상기 하우징본체(111)와 상기 절연체(130) 사이의 간격은 매우 좁으면서 일정하기 때문에, 상기 제3분사관(144)을 통해 분사된 상기 플라즈마 발생가스는 상기 하우징본체(111)의 내측면과 상기 절연체(130) 사이의 좁은 간격으로 통해 균일하게 상기 방전공간(160)으로 이동하게 된다.
상기 제2공급부(150)는 상기 제1공급부(140)와 별도로 형성되어, 공정가스를 상기 방전공간(160)에 직접 공급하는 역할을 한다.
즉, 상기 제1공급부(140)는 상기 플라즈마 발생가스를 상기 방전공간(160)에 직접 공급하지 않고 상기 하우징본체(111)와 절연체(130) 사이로 공급한 후 상기 방전공간(160)으로 이동되도록 하는데 반해, 상기 제2공급부(150)는 공정가스를 상기 방전공간(160)으로 직접 공급한다.
따라서, 상기 방전공간(160)에는 상기 플라즈마 발생가스와 공정가스가 각각 서로 다른 경로를 통해 공급된다.
상기 플라즈마 발생가스를 공급하는 제1공급부(140)는, 상기 공정가스를 공급하는 제2공급부(150)보다 상기 방전공간(160)으로부터 멀리 떨어져 있다.
이러한 상기 제2공급부(150)는 제4공급관(153)과 제4분사관(154)으로 이루어진다.
상기 제4공급관(153)은 상기 절연체(130)를 길이방향으로 관통하여 상기 제3공급관(143)과 평행하게 길게 형성되어 있다.
상기 제4공급관(153)은 2개로 이루어져 상기 절연체(130)의 양측면 하부를 길이방향으로 관통하여 형성되도록 한다.
상기 제4공급관(153)에는 외부에서 상기 공정가스가 공급되어야 하기 때문에, 일단 및/또는 타단이 상기 절연체(130)의 외부로 개방되어 있다.
상기 제4분사관(154)은 다수개로 이루어져 상기 절연체(130)의 하면에 형성되고, 상기 제4공급관(153)을 상기 하우징(110)의 내부로 연통시키고 있다.
상기 제4공급관(153)이 상기 절연체(130)의 측면 하부에 길이방향으로 길게 형성되어 있는바, 상기 제4분사관(154)은 상기 절연체(130)의 측면 하부에서 하방향으로 형성되어 상기 제4공급관(153)과 상기 하우징(110)의 내부를 상호 연통시키고 있다.
상기 제4분사관(154)은 상기 절연체(130)의 측면 하부에 하방향으로 개방되게 형성되어 있기 때문에, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 방전공간(160)의 상부에 직면하고 있게 되고, 이로 인해 상기 제4분사관(154)은 상기 RF전극(120)과 상기 하우징(110)의 접지전극부(115) 사이에 형성된 상기 방전공간(160)으로 상기 공정가스를 직접 공급하게 된다.
따라서, 상기 제4공급관(153)를 통해 상기 공정가스가 공급되면, 공정가스는 상기 제4분사관(154)을 통해 상기 방전공간(160)으로 직접 분사되게 된다.
이때, 상기 제4분사관(154)은 상기 절연체(130)의 길이방향을 따라 다수개가 형성되어 있는바, 상기 제4분사관(154)을 통해 분사되는 상기 공정가스는 상기 접지전극부(115)와 RF전극(120) 사이에 형성된 상기 방전공간(160)에 거의 균일하게 분사된다.
상기 하우징(110), RF전극(120), 절연체(130), 제1공급부(140) 및 제2공급부(150)는 전후좌우 대칭을 이루고 있도록 하여, 상기 방전공간(160)에 균일하게 플라즈마가 발생되어 하부를 통해 분출되도록 한다.
이하, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동과정에 대하여 살펴본다.
먼저, 상기 제3공급관(143)을 통해 플라즈마 발생가스를 공급하면서, 상기 전원공급부(125)에서 상기 RF전극(120)에 전원을 공급한다.
상기 제3공급관(143)을 통해 공급된 플라즈마 발생가스는 다수개의 상기 제3분사관(144)을 통해 상기 절연체(130)의 측면으로 분사되고, 이는 다시 방전공간(160)으로 이동하게 된다.
상기 방전공간(160)으로 이동된 상기 플라즈마 발생가스는 전원이 공급된 상기 RF전극(120)과 상기 접지전극부(115) 사이에 존재하기 때문에 방전되어 플라즈마를 발생하게 된다.
상기 플라즈마 발생가스와 공정가스를 혼합하지 않고, 상기 플라즈마 발생가스만을 공급한 상태에서 방전을 일으키기 때문에, 방전을 좀 더 쉽게 일으킬 수 있다.
상기 플라즈마 발생가스에 의해 플라즈마가 발생되고 안정화된 이후에, 상기 제2공급부(150)를 통해 상기 공정가스를 공급하게 된다.
상기 공정가스는 상기 제4공급관(153)을 통해 상기 제4분사관(154)을 거쳐 상기 절연체(130)의 하방향에 위치한 상기 방전공간(160)으로 직접 분사된다.
상기 공정가스의 분사 시기는 상기 플라즈마 발생가스에 의해 이미 플라즈마가 발생하여 충분히 안정화된 상태이기 때문에, 상기 공정가스를 주입하였을 때 공정가스의 여기를 좀더 손쉽게 할 수 있어, 공정가스에 의한 가공효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명인 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 대기압 플라즈마 장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 대기압 플라즈마 장치의 일방향 분해사시도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 대기압 플라즈마 장치의 타방향 분해사시도,
도 4는 도 1의 A-A선을 취하여 본 단면도,
도 5는 도 1의 B-B선을 취하여 본 단면도,
도 6은 도 4의 C-C선을 취하여 본 단면도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 대기압 플라즈마 장치의 사시도,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 대기압 플라즈마 장치의 일방향 분해사시도,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 대기압 플라즈마 장치의 타방향 분해사시도,
도 10은 도 7의 D-D선을 취하여 본 단면도,
도 11은 도 7의 E-E선을 취하여 본 단면도,
도 12는 도 10의 F-F선을 취하여 본 단면도,
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 하우징, 111 : 하우징본체, 115 : 접지전극부, 120 : RF전극, 125 : 전원공급부, 130 : 절연체, 135 : 가이드돌기, 140 : 제1공급부, 141 : 제1공급관, 142 : 제1분사관, 143 : 제3공급관, 144 : 제3분사관, 150 : 제2공급부, 151 : 제2공급관, 152 : 제2분사관, 153 : 제4공급관, 154 : 제4분사관, 160 : 방전공간,

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 접지되어 있고 하부가 개방된 하우징과;
    상기 하우징의 내부에 상기 하우징과 이격되게 배치되는 RF전극과;
    상기 RF전극에 전원을 공급하는 전원공급부와;
    상기 하우징 내부에 배치되어 상기 RF전극을 상기 하우징에 고정시키면서 상기 하우징과 RF전극을 이격시키는 절연체로 이루어지고,
    상기 하우징의 측면 하부와 상기 RF전극의 측면 하부는 상호 이격된 상태에서 직면하고 있어 방전공간을 형성하며,
    상기 방전공간에는 플라즈마 발생가스와 공정가스가 서로 다른 경로를 통해 상기 방전공간에 각각 공급되되,
    상기 플라즈마 발생가스를 공급하는 제1공급부는, 상기 공정가스를 공급하는 제2공급부보다 상기 방전공간으로부터 멀리 떨어져 있고,
    상기 하우징의 내측면과 상기 절연체는 상호 이격되어 상기 방전공간과 연통되며,
    상기 하우징의 내측면과 절연체 사이의 간격은 상기 방전공간의 간격보다 작고,
    상기 제1공급부는 상기 하우징과 절연체 사이로 상기 플라즈마 발생가스를 공급하여 상기 하우징과 절연체 사이의 간격을 통해 상기 방전공간으로 이동하도록 하고,
    상기 제2공급부는 상기 공정가스를 상기 방전공간에 직접 공급하는 것을 특징으로 하는 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1공급부는,
    상기 하우징의 측면 상부 또는 상면을 길이방향으로 관통하여 길게 형성된 제1공급관과; 상기 하우징에 형성되고 상기 제1공급관을 상기 하우징의 내부로 연통시키는 다수개의 제1분사관으로 이루어지고,
    상기 제2공급부는,
    상기 하우징의 측면 하부를 길이방향으로 관통하여 길게 형성된 제2공급관과; 상기 하우징에 형성되고 상기 제2공급관을 상기 하우징의 내부로 연통시키는 다수개의 제2분사관으로 이루어지되,
    상기 하우징, RF전극, 절연체, 제1공급부 및 제2공급부는 전후좌우 대칭을 이루고 있고,
    상기 제1분사관은 상기 절연체에 직면하여 상기 절연체와 하우징 사이로 상기 플라즈마 발생가스를 공급하며, 상기 제2분사관은 상기 RF전극에 직면하여 상기 방전공간으로 상기 공정가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제1공급부는,
    상기 하우징의 측면 상부 또는 상면을 길이방향으로 관통하여 길게 형성된 제3공급관과; 상기 하우징에 형성되고 상기 제3공급관을 상기 하우징의 내부로 연통시키는 다수개의 제3분사관으로 이루어지고,
    상기 제2공급부는,
    상기 절연체를 길이방향으로 관통하여 길게 형성된 제4공급관과; 상기 절연체에 형성되고 상기 제4공급관을 상기 하우징의 내부로 연통시키는 다수개의 제4분사관으로 이루어지되,
    상기 하우징, RF전극, 절연체, 제1공급부 및 제2공급부는 전후좌우 대칭을 이루고 있고,
    상기 제3분사관은 상기 절연체에 직면하여 상기 절연체와 하우징 사이로 상기 플라즈마 발생가스를 공급하며, 상기 제4분사관은 상기 방전공간과 직면하도록 개방 형성되어 상기 공정가스를 상기 방전공간에 직접 공급하는 것을 특징으로 하 는 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 절연체의 측면에는 다수개의 가이드돌기가 일정간격으로 이격되어 돌출 형성되되,
    상기 가이드돌기는 상기 하우징의 내측면과 접하는 것을 특징으로 하는 공정가스 분리 공급형 대기압 플라즈마 장치.
  7. 삭제
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