KR20060074474A - Gas providing system in plasma polymerization apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템에 관한 것으로, 반응 원료를 수용하는 저장 용기와, 상기 반응 원료의 이동 통로인 배관을 포함하여 구성되며, 상기 배관은 제1튜브와, 상기 제1튜브 내부에 형성되는 제2튜브로 구성되는 이중 튜브형인 것을 특징으로 하는 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템이 제공된다. 이와 같은 시스템은 배관 내부에서 열전달이 가능하여 반응 원료의 기화 내지는 온도 상승에 따른 반응성 향상의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 시스템은 반응챔버 내부로 연장되는 배관의 끝단에 형성된 가스 배출부를 추가적으로 포함하며, 가스 배출부 내부 중앙에 히터를 삽입하여 반응 원료의 응축 내지는 온도 저하를 방지할 수 있다.The present invention relates to a gas supply system of a plasma polymerization apparatus, comprising a storage container for accommodating a reaction raw material, and a pipe that is a moving passage of the reaction raw material, wherein the pipe includes a first tube and an inside of the first tube. Provided is a gas supply system for a plasma polymerization apparatus, characterized in that the double tube is composed of a second tube formed in the. Such a system is capable of heat transfer inside a pipe, thereby obtaining an effect of improving reactivity due to vaporization of a reaction raw material or an increase in temperature. In addition, the system further includes a gas discharge portion formed at the end of the pipe extending into the reaction chamber, it is possible to prevent the condensation or temperature drop of the reaction raw material by inserting a heater in the center of the gas discharge portion.

플라즈마, 표면처리, 가스 공급, 응축, 배관Plasma, surface treatment, gas supply, condensation, piping

Description

플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템{GAS PROVIDING SYSTEM IN PLASMA POLYMERIZATION APPARATUS}GAS PROVIDING SYSTEM IN PLASMA POLYMERIZATION APPARATUS}

도 1은 일반적인 플라즈마 중합장치의 구조를 보인 개략도.1 is a schematic view showing the structure of a typical plasma polymerization apparatus.

도 2a는 반응챔버에 가스를 공급하는 배관의 구조를 보인 모식도.Figure 2a is a schematic diagram showing the structure of a pipe for supplying gas to the reaction chamber.

도 2b는 도 2a의 배관의 단면을 보인 모식도.Figure 2b is a schematic diagram showing a cross section of the pipe of Figure 2a.

도 3은 본 발명의 플라즈마 중합장치의 구조를 보인 개략도.Figure 3 is a schematic diagram showing the structure of the plasma polymerization apparatus of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 이중 튜브형 배관을 보인 사시도.Figure 4 is a perspective view of a double tubular pipe according to the present invention.

도 5는 이중 튜브형 배관을 포함하는 중합 장치를 보인 모식도.5 is a schematic view showing a polymerization apparatus including a double tubular tubing.

도 6a는 본 발명에 따른 가스 배출부의 구조를 보인 단면도.Figure 6a is a cross-sectional view showing the structure of the gas discharge unit according to the present invention.

도 6b는 도 6a의 부분 종단면도.6B is a partial longitudinal cross-sectional view of FIG. 6A.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

60a:제1튜브 60b:제2튜브60a: first tube 60b: second tube

61:온조기 70:가스 배출부61: temperature controller 70: gas discharge unit

71:분출공 72:히터 삽입 부재71: ejection hole 72: heater insertion member

73:히터73: heater

본 발명은 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템에 관한 것으로, 가스 공급 라인에서 가스에 대한 가열 효율을 크게 향상시킨 가스 공급 시스템을 제공한다.The present invention relates to a gas supply system of a plasma polymerization apparatus, and provides a gas supply system that greatly improves the heating efficiency for gas in a gas supply line.

금속이나 세라믹 재료의 표면을 개질하거나 코팅층을 형성하여 그 특성을 향상시키는 방법이 종래에 이용되어 왔다. 구체적으로 가스 또는 액상의 반응물을 진공 챔버 내에서 기판 표면에 화학적으로 증착시키거나, 타겟 물질에 에너지를 가하여 기판 상에 물리적으로 증착시키는 방법이 반도체 분야에서 주로 사용되었다. 또한, 이온빔을 이용하여 기판 표면을 개질시키는 방법도 개발되었으며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 기판 표면에 코팅층을 형성하는 방법이 다양하게 제시되고 있다.Background Art A method of modifying the surface of a metal or ceramic material or forming a coating layer to improve its properties has been conventionally used. Specifically, a method of chemically depositing a gaseous or liquid reactant on a substrate surface in a vacuum chamber or physically depositing a target material by applying energy to a target material has been mainly used in the semiconductor field. In addition, a method of modifying a substrate surface by using an ion beam has been developed, and recently, various methods of forming a coating layer on the surface of a substrate using plasma have been proposed.

플라즈마를 이용한 표면처리는 금속이나 세라믹 또는 고분자 물질의 표면에 물리적 또는 화학적 특성이 뛰어난 코팅층을 형성함으로써 재료의 사용 가치를 향상시키는데 이용될 수 있다.Surface treatment using plasma can be used to improve the use value of the material by forming a coating layer having excellent physical or chemical properties on the surface of the metal, ceramic or polymer material.

도 1은 플라즈마 중합장치의 일례를 도시한 것으로, 반응챔버(2)에 전극(6)이 대향되어 설치되어 있고, 전극 사이에 표면처리 대상인 기재(8)가 위치한다. 반응챔버(2)는 펌프(4)로 진공 상태가 유지되며, 상기 전극(4)에는 전원부(3)로부터 직류 고전압이나 RF 전압이 인가되어 가스공급부(5)로부터 반응챔버(2)로 도입되는 원료 가스 내지는 반응성 가스를 플라즈마 상태로 변화시킨다.FIG. 1 shows an example of a plasma polymerization apparatus, in which an electrode 6 is provided in the reaction chamber 2 so as to face each other, and a substrate 8 to be subjected to a surface treatment is located between the electrodes. The reaction chamber 2 is maintained in a vacuum state by the pump 4, and a direct current high voltage or RF voltage is applied from the power supply unit 3 to the electrode 4 and introduced into the reaction chamber 2 from the gas supply unit 5. The source gas or reactive gas is changed into a plasma state.

플라즈마 중합막을 형성하는데 있어서 중요한 요소의 하나로 반응챔버에 도입되는 원료의 상태를 들 수 있다. 예를 들어, 원료가 가스 상이 아닌 액상이거나 분말 상태이면 플라즈마로 변화되는데 문제가 생길 수 있다. 또한, 원료 가스의 고른 분산이 어려워 기재 표면에 형성되는 중합막의 품질이 떨어질 수 있고, 반응챔버 내에 중합에 따른 오염 물질의 발생이 현저해진다.One important factor in forming the plasma polymerized film is the state of the raw material introduced into the reaction chamber. For example, if the raw material is in a liquid state or a powder state rather than a gas phase, there may be a problem in converting into a plasma. In addition, it is difficult to evenly disperse the raw material gas, so that the quality of the polymer film formed on the surface of the substrate may be deteriorated, and the generation of contaminants due to polymerization in the reaction chamber becomes remarkable.

따라서, 가스 공급부로부터 반응챔버로 유입되는 가스에 열을 가하여 고온으로 유지시켜 반응성을 높이는 방안이 제안되었다.Therefore, a method of increasing the reactivity by applying heat to the gas flowing into the reaction chamber from the gas supply unit to maintain a high temperature has been proposed.

도 2a를 참조하면, 두 가지 이상의 반응성 가스를 반응챔버로 보입하고자 하는 경우, 각각의 가스 저장용기(5a, 5b)로부터 가스들이 배관(7)을 통하여 이동하도록 구성된 가스 공급부를 볼 수 있다. 이 경우, 배관을 흐르는 가스가 고온으로 유지되어 반응성이 커지도록 배관의 일부분에 코일형 히터(9)를 설치하였다.Referring to FIG. 2A, when it is desired to add two or more reactive gases into the reaction chamber, a gas supply unit configured to move gases through the pipe 7 from each of the gas storage containers 5a and 5b may be seen. In this case, a coil heater 9 is provided in a part of the pipe so that the gas flowing through the pipe is kept at a high temperature and the reactivity is increased.

이와 같은 배관에 있어서, 도 2b의 단면도를 보면, 원형의 배관(7)과 원형의 히터(9)가 맞닿는 접촉부(10)는 면적이 매우 작은 것을 볼 수 있다. 따라서, 상기 배관(7)과 히터(9)는 실질적으로 선접촉에 의하여 열이 전달되기 때문에 열달 효율이 매우 떨어진다. 특히, 배관과 히터의 선접촉은 배관에 공급되는 열이 고르게 분포되지 못하여 배관 내부의 온도 균일성을 저하시킨다. In such a pipe, when the cross-sectional view of FIG. 2B is shown, it can be seen that the contact portion 10 where the circular pipe 7 and the circular heater 9 contact each other has a very small area. Therefore, the heat transfer efficiency of the pipe 7 and the heater 9 is substantially inferior since heat is transferred by line contact. In particular, the line contact between the pipe and the heater does not evenly distribute the heat supplied to the pipe, thereby lowering the temperature uniformity inside the pipe.

이와 같이, 반응 원료를 배관을 통하여 이동시킬 때 열전달이 좋지 못하면, 액상의 반응 원료가 기체상으로 변화되지 못하여, 기체상의 반응 원료의 경우에도 반응성이 떨어지게 되어 플라즈마 중합에 의한 표면처리 효과가 감소된다.As such, if the heat transfer is not good when the reaction raw materials are moved through the pipe, the liquid reaction raw materials do not change into the gas phase, and thus the reaction conditions of the gaseous reaction raw materials are inferior, resulting in a reduction in the surface treatment effect due to the plasma polymerization. .

따라서, 본 발명의 목적은 플라즈마 중합장치에서 반응챔버로 공급되는 반응 원료의 반응성을 향상시키는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to improve the reactivity of the reaction raw materials supplied to the reaction chamber in the plasma polymerization apparatus.                         

또한, 본 발명의 목적은 플라즈마 중합장치에서 가스 공급 시스템을 개선하여 장치 운용상의 편리성 및 공정의 경제성을 확보하는데 있다.In addition, an object of the present invention is to improve the gas supply system in the plasma polymerization apparatus to ensure the convenience of operation and economical of the process.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1특징에 따르면, 반응챔버에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템으로서, 반응 원료를 수용하는 저장 용기와, 상기 반응 원료의 이동 통로인 배관을 포함하여 구성되며, 상기 배관은 제1튜브와, 상기 제1튜브 내부에 형성되는 제2튜브로 구성되는 이중 튜브형인 것을 특징으로 하는 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템이 제공된다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a gas supply system for supplying gas to the reaction chamber, comprising a storage container for containing the reaction raw material, and a pipe which is a moving passage of the reaction raw material, The pipe is provided with a gas supply system of the plasma polymerization apparatus, characterized in that the first tube and a double tube type consisting of a second tube formed inside the first tube.

상기 제1튜브에는 반응 원료가 흐르고, 상기 제2튜브에는 고온의 유체가 흐르도록 구성할 수 있으며, 이와 반대로 상기 제1튜브에는 고온의 유체가 흐르고, 상기 제2튜브에는 반응 원료가 흐르도록 구성할 수 있다.The reaction raw material flows through the first tube, and a high temperature fluid flows through the second tube. On the contrary, the high temperature fluid flows through the first tube and the reaction raw material flows through the second tube. can do.

고온의 유체가 흐르는 튜브는 상기 배관 외부에서 온조기와 연결시켜 유체가 지속적으로 고온을 유지하도록 하는 것이 바람직하다.The tube in which the high temperature fluid flows is preferably connected to the temperature controller outside the pipe to keep the fluid continuously high temperature.

본 발명의 제2특징에 따르면, 반응챔버에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템으로서, 반응 원료를 수용하는 저장 용기와, 상기 반응 원료의 이동 통로인 배관, 및 상기 반응챔버 내부로 연장되는 배관의 끝단에 형성된 가스 배출부를 포함하여 구성되며, 상기 가스 배출부는 다수의 분출공이 형성되어 있고, 내부 중앙에 설치되는 히터 삽입 부재와, 상기 히터 삽입 부재 내부에 삽입되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템이 제공된다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a gas supply system for supplying gas to a reaction chamber, comprising: a storage container accommodating a reaction raw material, a pipe that is a moving passage of the reaction raw material, and an end of a pipe extending into the reaction chamber. And a gas discharge part formed in the gas discharge part, wherein the gas discharge part includes a plurality of blowout holes, a heater inserting member installed at an inner center, and a heater inserted into the heater inserting member. A gas supply system of the apparatus is provided.

이하에서는 도면을 참조하며 실시예를 통하여 본 발명의 특징적 구성 및 작 용을 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the characteristic configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명이 관련되는 플라즈마 중합장치에 대하여 도 3을 참조하여 개략적으로 설명한다. 플라즈마 중합장치는 진공으로 유지되며 내부에 플라즈마가 형성될 수 있는 반응챔버와, 상기 반응챔버 내로 반응성 가스, 기상 전구체, 또는 캐리어 가스 등을 도입하는 가스 공급 시스템으로 이루어진다.First, the plasma polymerization apparatus to which the present invention is related will be described schematically with reference to FIG. 3. The plasma polymerization apparatus is composed of a reaction chamber in which a plasma can be formed therein and maintained in a vacuum, and a gas supply system for introducing a reactive gas, a gaseous precursor, a carrier gas, or the like into the reaction chamber.

반응챔버(12)에는 챔버 내에 진공을 형성하기 위한 진공펌프(14)가 연결되어 있고, 상하 혹은 좌우 양면으로 설치된 전극(16) 사이로 중합 처리 대상인 기재(예를 들면, 금속 쉬트)(18)가 공급된다. 전원공급장치(13)로부터 상기 전극(16)에 전원이 인가되면, 반응챔버(12) 내부로 공급된 가스들이 상기 전극(16) 사이에서 플라즈마 상태로 변화된다. 플라즈마 상태의 가스들은 기재(18) 표면에 중합되어 화합물 박막이 코팅된다. A vacuum pump 14 for forming a vacuum in the chamber is connected to the reaction chamber 12, and a substrate (for example, a metal sheet) 18, which is a polymerization target, is disposed between the electrodes 16 disposed on both upper and lower sides, and on both sides. Supplied. When power is applied to the electrode 16 from the power supply device 13, the gases supplied into the reaction chamber 12 are changed into a plasma state between the electrodes 16. Gases in the plasma state are polymerized on the surface of the substrate 18 to coat the compound thin film.

반응챔버(12)에 공급되는 가스는 형성하려는 중합막의 특성에 따라 여러가지 종류가 사용될 수 있다. 예를 들어, 산소, 질소 등의 반응성 가스가 반응성 가스 봄베(20)로부터 밸브(22)를 거쳐 배관(60)을 통해 상기 반응챔버(12) 내로 도입된다. 또한, 또 다른 반응성 가스로서, 가압부(32)에 의해 가압되고 있는 저장용기(30)내에 수용되어 있는 액체 상태의 전구체가 질량유량계(mass flow controller)(38)를 통해 압력차에 의해 기화기(40)로 도입되고, 기화기(40)를 거쳐 기화된 기상 전구체가 반응챔버(12)내로 도입된다. 34 및 36은 각각 밸브를 나타낸다.Gas supplied to the reaction chamber 12 may be used in various kinds depending on the characteristics of the polymer film to be formed. For example, reactive gases such as oxygen and nitrogen are introduced into the reaction chamber 12 from the reactive gas cylinder 20 through the valve 22 and through the pipe 60. In addition, as another reactive gas, the liquid precursor contained in the storage container 30 pressurized by the pressurizing unit 32 is vaporized by a pressure difference through a mass flow controller 38. 40 is introduced, and vaporized gaseous precursor via vaporizer 40 is introduced into reaction chamber 12. 34 and 36 represent valves, respectively.

질량유량계(38)와 기화기(40) 사이의 배관(66)으로, 바람직하게는 헬륨(He) 이나 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)가 될 수 있는 캐리어 가스가 도입되어 상기 기상 전구체가 반응챔버(12)내로 도입되는 것을 돕는다. 이들 캐리어 가스는 캐리어 가스 봄베(50)내에 수용되어 있고, 별도의 밸브(52)를 통해 배관(66) 내로 도입된다. 기화기(40)는 액상 티타늄 전구체를 가열하여 기화시킬 수 있도록 히터 코일(42)이 주위를 감싸져 설치되는 구조를 갖는다. In the piping 66 between the mass flow meter 38 and the vaporizer 40, a carrier gas, which may be helium (He), argon (Ar) or nitrogen (N 2 ), is introduced to react the gas phase precursor. Help to be introduced into the chamber 12. These carrier gases are housed in the carrier gas cylinder 50 and are introduced into the pipe 66 through separate valves 52. The vaporizer 40 has a structure in which the heater coil 42 is wrapped around the installation so as to vaporize the liquid titanium precursor by heating.

이와 같은 구조의 플라즈마 중합장치에서, 상기 반응챔버(12) 내부로 바람직하게는 공기나 산소(O2)가 될 수 있는 반응성 가스, 기상 전구체 (예를 들어, 티타늄 전구체 또는 실리콘 전구체) 및 캐리어 가스를 도입하여 플라즈마 중합 반응에 의해 기재(18)에 나노 플라즈마 코팅층을 형성할 수 있다.In the plasma polymerization apparatus having such a structure, a reactive gas, a gaseous precursor (for example, a titanium precursor or a silicon precursor) and a carrier gas, which may be air or oxygen (O 2 ), preferably into the reaction chamber 12. To form a nanoplasma coating layer on the substrate 18 by a plasma polymerization reaction.

기상 전구체의 반응챔버 내부로의 도입량은 상기 기화기(40)로 도입되는 상기 액상 전구체, 예를 들어 티타늄 전구체로서, 액상 티타늄테트라이소프로폭사이드의 양을 조절함으로써 제어된다.The amount of gaseous precursor introduced into the reaction chamber is controlled by adjusting the amount of liquid titanium tetraisopropoxide as the liquid precursor, for example titanium precursor, introduced into the vaporizer 40.

이때, 상기 반응성 가스, 기상 티타늄 전구체 및 캐리어 가스는 도면에 보인 바와 같이 반응챔버(12) 외부에서 합지되어 하나의 배관(60)을 통해 상기 반응챔버(12) 내부로 도입될 수도 있고, 아니면 별도의 배관을 통해 상기 반응챔버(12) 내부로 도입된 후, 반응챔버(12) 내부에서 하나의 배관으로 합지될 수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 합지 배관(60)이 반응챔버(12)의 일측 구멍을 통해 도입되는 형상으로 나타나 있으나, 상기 배관(60)을 통해 도입되는 혼합 가스를 코팅되는 기재(18)의 직상 및 직하로 토출시키기 위해 바람직하게는 상기 배관(60)의 출구, 즉 가스 배출부(70)가 상기 시료(18)의 상,하면에 근접되어 형성되는 것이 좋다.In this case, the reactive gas, the gaseous titanium precursor and the carrier gas may be laminated outside the reaction chamber 12 and introduced into the reaction chamber 12 through a single pipe 60, as shown in the drawing, or separately. After being introduced into the reaction chamber 12 through the piping of, the reaction chamber 12 may be laminated in one pipe. As shown in FIG. 3, the laminated pipe 60 is shown as being introduced through one hole of the reaction chamber 12, but the substrate 18 coated with the mixed gas introduced through the pipe 60 is shown. In order to discharge directly and directly below, it is preferable that the outlet of the pipe 60, that is, the gas discharge part 70, is formed close to the upper and lower surfaces of the sample 18.

제2반응성 가스로서, 저온에서 응축이 쉬운 기상 전구체를 사용하는 경우, 상기 배관(60)이 상온으로 유지되면 배관(60) 내벽에 기상 전구체가 응축하기 때문에 이를 방지하기 위하여 상기 기상 전구체 가스가 흐르는 배관의 외벽에 열선(64)을 감아서 일정 온도 이상으로 유지시켜 주는 것이 좋다. 이것은 액상 전구체가 흐르는 영역의 배관(66)에서도 마찬가지이다. 상기 배관(66)의 외벽에도 열선(68)을 감아서 일정 온도 이상으로 유지시켜 배관(66) 내벽에 액상 전구체가 응축하는 것을 막는다.In the case of using a gaseous precursor that is easily condensed at a low temperature as the second reactive gas, the gaseous precursor gas flows to prevent the gaseous precursor from condensing on the inner wall of the pipe 60 when the pipe 60 is kept at room temperature. It is good to wrap the hot wire 64 on the outer wall of the pipe and keep it above a certain temperature. The same applies to the piping 66 in the region where the liquid precursor flows. The heating wire 68 is also wound around the outer wall of the pipe 66 and maintained at a predetermined temperature or more to prevent the liquid precursor from condensing on the inner wall of the pipe 66.

이중 튜브형 배관Double tubing

도 3에서 가스 공급을 위한 유로인 배관(60, 66)은 외벽에 열선(64, 68)이 감겨져 있는데, 이와 같은 방식만으로는 열전달을 효율을 높일 수 없다. In FIG. 3, the heating wires 64 and 68 are wound around the outer wall of the pipes 60 and 66, which are flow paths for supplying gas, but the heat transfer efficiency may not be improved by such a method alone.

본 발명에서는 도 4에 도시한 바와 같은 이중 튜뷰형 배관 구조를 제안한다. 즉, 배관을 외부 튜브인 제1튜브(60a)와, 제1튜브 내부에 설치되는 제2튜브(60b)로 구성한다. The present invention proposes a double tubular piping structure as shown in FIG. That is, the pipe is composed of a first tube 60a which is an outer tube and a second tube 60b provided inside the first tube.

제1튜브(60a) 내부에 제2튜브(60b)가 설치되므로, 제2튜브 내부를 흐르는 유체와 제1튜브 및 제2튜브 사이 공간을 흐르는 유체는 선접촉이 아닌 면접촉에 의하여 열전달이 가능하다. 따라서 열전달 면적이 넓어질 뿐만 아니라 열전달에 따른 온도 변화를 균일하게 유지할 수 있다.Since the second tube 60b is installed inside the first tube 60a, the fluid flowing in the second tube and the fluid flowing in the space between the first tube and the second tube can be transferred by surface contact instead of line contact. Do. Therefore, not only the heat transfer area is widened, but also the temperature change according to the heat transfer can be maintained uniformly.

상기 제2튜브(60b) 내부에는 고온의 유체, 예를 들어 물이나 기름 등 비열이 높은 유체가 흐르도록 하는 것이 바람직하다. 제1튜브(60a)와 제2튜브(60b) 사이의 공간에는 액상 또는 기상의 반응 원료가 흐르도록 하면, 배관 내부에서 자연스럽게 열전달이 이루어지게 된다. 특히 제2튜브를 제1튜브가 감싸고 있으므로 제2튜브 내부를 유동하는 유체로부터 반응 원료 이외의 외부로 열 손실이 일어나는 것을 방지할 수 있어 에너지 효율이 매우 향상된다.It is preferable to allow a high temperature fluid, such as water or oil, to have a high specific heat flow through the second tube 60b. When the reaction raw material in the liquid or gaseous phase flows into the space between the first tube 60a and the second tube 60b, heat transfer is naturally performed inside the pipe. In particular, since the first tube is wrapped around the second tube, heat loss from the fluid flowing inside the second tube to the outside of the reaction raw material can be prevented, thereby greatly improving energy efficiency.

이와 반대로, 경우에 따라서는, 상기 제2튜브(60b)에 액상 또는 기상의 반응 원료가 흐르도록 하고, 제1튜브(60a)와 제2튜브(60b) 사이의 공간에 고온의 유체가 흐르도록 하는 것도 무방하다.On the contrary, in some cases, a liquid or gaseous reaction raw material flows to the second tube 60b, and a high temperature fluid flows into the space between the first tube 60a and the second tube 60b. It is okay to do it.

한편, 제1튜브(60a)와 제2튜브(60b) 중에서 고온의 유체가 흐르는 튜브는 별도의 열저장고와 연결시켜 유체가 지속적으로 고온을 유지하도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, the tube in which the high-temperature fluid flows among the first tube (60a) and the second tube (60b) is preferably connected to a separate heat reservoir to keep the fluid continuously high temperature.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 중합장치의 일부분이 모식적으로 도시되어 있다. 기화기(40)와 반응챔버(12) 사이에는 배관이 이중 튜브형으로 설치되어 있으며, 외부 관인 제1튜브(60a) 내부에 고온의 유체가 흐르는 제2튜브(60b)가 설치되어 있는 것을 볼 수 있다. 5, a part of a polymerization apparatus according to the present invention is schematically illustrated. Between the vaporizer 40 and the reaction chamber 12, the pipe is installed in a double tube type, it can be seen that the second tube 60b through which a high temperature fluid flows inside the first tube 60a, which is an outer tube. .

상기 제2튜브(60b)는 배관 전체에 걸쳐 설치되어 있으며, 반응챔버(12) 근처 및 기화기(40) 근방의 일지점에서 배관으로부터 외부로 연장되어 별도의 온조기(61)와 연결되어 있다. 상기 온조기(61)는 예를 들어 보다 고온의 유체가 담겨 있어 제2튜브(60b) 내부를 흐르는 유체에 열을 전달함으로써 유체를 고온으로 유지할 수 있을 것이다. The second tube 60b is installed over the entire pipe and extends outward from the pipe at one point near the reaction chamber 12 and near the vaporizer 40 to be connected to a separate heater 61. The thermostat 61 may contain, for example, a fluid of higher temperature so that the fluid may be maintained at a high temperature by transferring heat to a fluid flowing inside the second tube 60b.

이와 같이, 배관을 이중 튜브형으로 구성함으로써 배관 내부를 흐르는 반응 원료의 온도를 균일하고 효과적으로 높일 수 있고, 따라서 플라즈마 반응챔버로 공급되는 반응 원료의 반응성이 크게 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 도 3에 도시된 바와 같은 배관(60, 66) 외벽에 감겨진 열선(64, 68)을 사용하지 않을 수 있어 전체적인 배관 구조가 단순해질 수 있는 장점이 있다.As such, by constructing the pipe in a double tube shape, the temperature of the reaction raw material flowing in the pipe can be increased uniformly and effectively, and thus the reactivity of the reaction raw material supplied to the plasma reaction chamber can be greatly improved. In addition, since the heating wires 64 and 68 wound around the outer walls of the pipes 60 and 66 as shown in FIG. 3 may not be used, the overall pipe structure may be simplified.

개선된 가스 배출부Improved gas outlet

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 반응챔버(12) 내부로 연장되는 배관의 끝단에 형성되는 가스 배출부(70)의 구조를 개선하여 최종적으로 반응챔버 내부로 도입되는 반응원료의 반응성을 극대화시킨다.On the other hand, according to another aspect of the present invention, by improving the structure of the gas discharge portion 70 formed at the end of the pipe extending into the reaction chamber 12 to maximize the reactivity of the reaction raw material finally introduced into the reaction chamber Let's do it.

도 6a를 참조하면, 반응챔버 내부에 설치되는 가스 배출부가 모식적으로 도시되어 있다. 배관을 통해 가스 배출부(70)로 흐르는 기상의 반응 원료는 가스 배출부 하부에 형성된 다수의 분출공을 통하여 반응챔버 내부로 공급된다. 분출공의 개수를 늘려 반응챔버 내부로 반응 원료의 균일한 공급을 위하여 상기 가스 배출부는 길이가 긴 원통형 구조가 바람직하다.Referring to FIG. 6A, a gas discharge unit installed inside the reaction chamber is schematically illustrated. The reaction raw material in the gaseous phase flowing through the pipe to the gas discharge part 70 is supplied into the reaction chamber through a plurality of blowout holes formed under the gas discharge part. In order to uniformly supply the reaction raw material into the reaction chamber by increasing the number of blow holes, the gas discharge part may have a long cylindrical structure.

상기 가스 배출부(70) 내부에는 최종적으로 반응챔버에 공급되는 반응 원료를 고온으로 유지시키기 위한 히터(73)가 삽입된다. 상기 히터를 가스 배출부 내부로 삽입하거나 외부로 제거하기 용이하도록, 도시된 바와 같이, 별도의 히터 삽입 부재(72)를 가스 배출부 내부에 설치하는 것이 바람직하다. 상기 히터 삽입 부재(72)는 히터로부터 가스 배출부 내부를 흐르는 반응 원료에 열전달이 우수하도록 열전달 특성이 우수한 물질로 형성하는 것이 좋다. 뿐만 아니라, 히터(73)와 히터 삽입 부재(72) 사이의 간격을 최대한 작게 함으로써 히터로부터의 열전달이 저하되지 않도록 하는 것이 좋다. The heater 73 is inserted into the gas discharge part 70 to maintain the reaction raw material finally supplied to the reaction chamber at a high temperature. As shown in the drawing, it is preferable to install a separate heater inserting member 72 inside the gas discharge part so that the heater can be easily inserted into or removed from the gas discharge part. The heater inserting member 72 may be formed of a material having excellent heat transfer characteristics so as to provide excellent heat transfer to the reaction raw material flowing from the heater into the gas discharge portion. In addition, it is preferable that the distance between the heater 73 and the heater insertion member 72 is made as small as possible so that heat transfer from the heater is not lowered.

바람직하게는 상기 히터 삽입 부재(72) 및 상기 히터(73)를 봉상으로 형성하고, 상기 히터 삽입 부재의 내경은 상기 히터의 외경과의 차이가 1 mm 이하가 되도록 하는 것이 좋다. 그러나, 상기 히터 삽입 부재의 내경은 상기 히터의 외경과의 차이가 너무 작게 되면 마찰에 의하여 히터를 히터 삽입 부재로 삽입하거나 빼내는 과정이 어렵게 될 수도 있을 것이다.Preferably, the heater inserting member 72 and the heater 73 are formed in a rod shape, and the inner diameter of the heater inserting member is such that a difference from the outer diameter of the heater is 1 mm or less. However, if the inner diameter of the heater inserting member is too small from the outer diameter of the heater, it may be difficult to insert or remove the heater into the heater inserting member by friction.

이와 같은 가스 배출부(70)는, 도 6a에서 A-A 단면을 모식적으로 도시한 도 6b로부터 알 수 있는 바와 같이 히터로부터 반응 원료로의 열전달 면적이 크기 때문에 반응 원료가 응축되거나 온도가 낮아져 반응성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.As can be seen from FIG. 6B, which schematically shows the AA cross section in FIG. 6A, the gas discharge part 70 has a large heat transfer area from the heater to the reaction raw material, so that the reaction raw material is condensed or the temperature is lowered. The fall can be prevented.

또한, 히터는 사용 시간이 지남에 따라 발열 특성이 감소되어 교체할 필요가 생길 수 있다. 이러한 경우에 상기와 같은 가스 배출부 구조에서는 히터의 교체가 매우 용이하다. In addition, the heater may need to be replaced as the heat generation property is reduced over time. In this case, in the gas outlet structure as described above, the replacement of the heater is very easy.

이와 같은 가스 배출부는 상기 반응챔버 내부에 둘 이상 설치함으로써 배출되는 반응 원료의 공급을 더욱 균일하게 할 수도 있을 것이다.Such a gas discharge unit may be more uniform in the supply of the reaction raw material discharged by installing two or more inside the reaction chamber.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 플라즈마 중합장치에서 반응챔버에 공급되는 반응 원료의 반응성을 크게 향상시킬 수 있다. 특히, 배관 내부를 흐르는 액상의 반응 원료를 원활하게 기체상으로 변화시킬 수 있으며, 최종적으로 반응 챔버 내부에 공급되는 반응 원료가 가스 배출구 내부에서 응축되는 것을 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, the reactivity of the reaction raw materials supplied to the reaction chamber in the plasma polymerization apparatus can be greatly improved. In particular, it is possible to smoothly change the liquid reaction raw material flowing in the pipe into the gas phase, and finally, the reaction raw material supplied into the reaction chamber can be prevented from condensing in the gas outlet.

또한, 반응 원료에 공급되는 열전달 효율이 크게 향상되어 에너지 절감을 가져오므로 플라즈마 중합에 의한 표면처리 공정의 경제성을 향상시킬 수 있다. 또한, 전체적인 시스템이 간단하게 되고, 히터가 파손되더라도 교체가 쉬워 장치 운용상의 편리성이 증가한다.In addition, the heat transfer efficiency supplied to the reaction raw material is greatly improved, resulting in energy saving, thereby improving the economics of the surface treatment process by plasma polymerization. In addition, the overall system is simplified, and even if the heater is broken, it is easy to replace and the convenience of device operation is increased.

본 발명에 따른 가스 공급 시스템은 플라즈마 중합장치 뿐만 아니라, 반응 원료를 챔버 내부로 도입하여 기재에 표면 처리를 수행하는 다른 장치들에도 효과적으로 적용될 수 있을 것이다.The gas supply system according to the present invention may be effectively applied not only to the plasma polymerization apparatus but also to other apparatuses for introducing a reaction raw material into the chamber to perform surface treatment on the substrate.

Claims (9)

반응챔버에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템으로서,A gas supply system for supplying gas to the reaction chamber, 반응 원료를 수용하는 저장 용기와,A storage container for containing the reaction raw material, 상기 반응 원료의 이동 통로인 배관을 포함하여 구성되며,It is configured to include a pipe that is a moving passage of the reaction raw material, 상기 배관은 제1튜브와, 상기 제1튜브 내부에 형성되는 제2튜브로 구성되는 이중 튜브형인 것을 특징으로 하는 The pipe is characterized in that the double tube consisting of a first tube, and a second tube formed inside the first tube. 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템.Gas supply system of the plasma polymerization apparatus. 제1항에 있어서, 상기 제1튜브는 반응 원료가 흐르는 유로이며, 상기 제2튜브는 고온의 유체가 흐르는 유로인 것을 특징으로 하는 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템.The gas supply system of claim 1, wherein the first tube is a flow path through which a reaction raw material flows, and the second tube is a flow path through which a high temperature fluid flows. 제2항에 있어서, 상기 제2튜브는 상기 배관 외부에서 온조기와 연결되어 제2튜브를 흐르는 유체가 지속적으로 고온을 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템.The gas supply system of claim 2, wherein the second tube is connected to a temperature controller outside the pipe to maintain a high temperature of the fluid flowing through the second tube. 제1항에 있어서, 상기 제1튜브는 고온의 유체가 흐르는 유로이며, 상기 제2튜브는 반응 원료가 흐르는 유로인 것을 특징으로 하는 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템.The gas supply system of claim 1, wherein the first tube is a flow path through which a high temperature fluid flows, and the second tube is a flow path through which a reaction raw material flows. 제4항에 있어서, 상기 제1튜브는 상기 배관 외부에서 온조기와 연결되어 제1튜브를 흐르는 유체가 지속적으로 고온을 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템.The gas supply system of claim 4, wherein the first tube is connected to a temperature controller outside the pipe to maintain a high temperature of the fluid flowing through the first tube. 제1항에 있어서, 상기 반응챔버 내부로 연장되는 배관의 끝단에 다수의 분출공이 형성된 가스 배출부를 추가로 구비하며, The gas discharge part of claim 1, further comprising a plurality of blow holes formed at an end of a pipe extending into the reaction chamber. 상기 가스 배출부는 히터 삽입 부재와, 상기 히터 삽입 부재 내부에 삽입되는 봉상의 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는The gas discharge part includes a heater inserting member and a rod-shaped heater inserted into the heater inserting member. 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템.Gas supply system of the plasma polymerization apparatus. 반응챔버에 가스를 공급하는 가스 공급 시스템으로서,A gas supply system for supplying gas to the reaction chamber, 반응 원료를 수용하는 저장 용기와,A storage container for containing the reaction raw material, 상기 반응 원료의 이동 통로인 배관, 및A pipe that is a moving passage of the reaction raw material, and 상기 반응챔버 내부로 연장되는 배관의 끝단에 형성된 가스 배출부를 포함하여 구성되며,It is configured to include a gas discharge formed on the end of the pipe extending into the reaction chamber, 상기 가스 배출부는 다수의 분출공이 형성되어 있고, 내부 중앙에 설치되는 히터 삽입 부재와, 상기 히터 삽입 부재 내부에 삽입되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는The gas discharge part is formed with a plurality of blow holes, the heater insertion member is installed in the inner center, and the heater is inserted into the heater insertion member, characterized in that 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템.Gas supply system of the plasma polymerization apparatus. 제7항에 있어서, 상기 히터 삽입 부재 및 상기 히터는 봉상으로 형성되며, 상기 히터 삽입 부재의 내경은 상기 히터의 외경과의 차이가 1 mm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템.The gas supply system of claim 7, wherein the heater insertion member and the heater are formed in a rod shape, and an inner diameter of the heater insertion member is 1 mm or less from an outer diameter of the heater. 제7항에 있어서, 상기 가스 배출부는 상기 반응챔버 내부에 둘 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 중합장치의 가스 공급 시스템.The gas supply system of claim 7, wherein at least two gas discharge units are installed in the reaction chamber.
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