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KR100756112B1 - Apparatus having inductive antenna for generating plasma at atmospheric pressure - Google Patents

Apparatus having inductive antenna for generating plasma at atmospheric pressure Download PDF

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KR100756112B1
KR100756112B1 KR1020030097198A KR20030097198A KR100756112B1 KR 100756112 B1 KR100756112 B1 KR 100756112B1 KR 1020030097198 A KR1020030097198 A KR 1020030097198A KR 20030097198 A KR20030097198 A KR 20030097198A KR 100756112 B1 KR100756112 B1 KR 100756112B1
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Abstract

본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 제1 주파수 신호를 공급하기 위한 제1 발진기, 일단으로 제1 주파수 신호를 입력 받아 플라즈마 방전을 위한 유도 기전력을 전달하는 적어도 하나의 유도 안테나, 유도 안테나와 제1 발진기 사이에 연결된 제1 임피던스 정합기, 유도 안테나와 대향하도록 위치하고 접지와 전기적으로 연결된 제1 전극, 제1 전극과 유도 안테나 사이에 위치하는 유전체판 및 상기 유전체판과 제1 전극 사이에 형성되는 플라즈마 방전 영역을 포함하여 구성된다. 플라즈마 방전 영역으로 입력되는 방전 가스는 유도 안테나로부터 유도 기전력을 전달 받아 플라즈마 방전이 이루어진다.The atmospheric pressure plasma generator according to the present invention includes a first oscillator for supplying a first frequency signal, at least one induction antenna, an induction antenna, and a first oscillator for receiving a first frequency signal at one end and delivering an induced electromotive force for plasma discharge. A first impedance matcher connected therebetween, a first electrode facing the induction antenna and electrically connected to ground, a dielectric plate positioned between the first electrode and the induction antenna, and a plasma discharge formed between the dielectric plate and the first electrode It is configured to include an area. The discharge gas input to the plasma discharge region receives the induced electromotive force from the induction antenna to perform plasma discharge.

Description

유도 안테나를 구비한 대기압 플라즈마 발생장치{APPARATUS HAVING INDUCTIVE ANTENNA FOR GENERATING PLASMA AT ATMOSPHERIC PRESSURE} Atmospheric plasma generator with induction antenna {APPARATUS HAVING INDUCTIVE ANTENNA FOR GENERATING PLASMA AT ATMOSPHERIC PRESSURE}             

도 1은 본 발명의 유도 안테나를 이용한 대기압 플라즈마 발생장치를 개략적으로 보여주는 블록도;1 is a block diagram schematically showing an atmospheric pressure plasma generating apparatus using an induction antenna of the present invention;

도 2는 도 1의 유도 안테나에 가변 임피던스 회로를 연결한 예를 보여주는 도면;FIG. 2 is a diagram illustrating an example in which a variable impedance circuit is connected to the induction antenna of FIG. 1; FIG.

도 3a 내지 도 3c는 도 1의 가변 인피던스 회로를 가변 커패시터 또는 가변 인덕터를 사용하여 구성한 예들을 보여주는 도면;3A to 3C show examples of configuring the variable impedance circuit of FIG. 1 using a variable capacitor or a variable inductor;

도 4는 도 2의 대기압 플라즈마 발생장치에 점화회로를 구성한 예를 보여주는 도면;4 is a view showing an example in which an ignition circuit is configured in the atmospheric pressure plasma generator of FIG. 2;

도 5는 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치에서 유전체판 및 제1 전극을 평판형으로 구성한 예를 보여주는 도면;FIG. 5 is a view showing an example in which a dielectric plate and a first electrode are formed in a flat plate type in the atmospheric pressure plasma generator according to the present invention; FIG.

도 6은 도 5의 플라즈마 발생장치에 처리기판을 배치한 예를 보여주는 도면;6 is a diagram illustrating an example in which a processing substrate is disposed in the plasma generating apparatus of FIG. 5;

도 7은 도 5의 플라즈마 발생장치에 점화회로를 구성한 예를 보여주는 도면;7 is a view showing an example in which an ignition circuit is configured in the plasma generator of FIG. 5;

도 8은 다수개의 유도 안테나를 유전체판 위에 나열하여 구성한 예를 보여주는 평면도;8 is a plan view showing an example in which a plurality of induction antennas are arranged on a dielectric plate;

도 9는 유전체판을 원형 평판으로 구성하고, 그 상부에 원형으로 평행하게 감겨진 유도 안테나를 설치한 예를 보여주는 평면도;FIG. 9 is a plan view showing an example in which a dielectric plate is formed of a circular plate and an induction antenna wound in a circular shape on top thereof is installed; FIG.

도 10은 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치에서 유도 안테나를 중심으로 양편에 제1 전극을 분리 설치한 예를 보여주는 도면;10 is a view showing an example in which the first electrode is separated and installed on both sides of the induction antenna in the atmospheric pressure plasma generator of the present invention;

도 11은 도 10의 플라즈마 발생장치에 점화회로를 구성한 예를 보여주는 도면;FIG. 11 is a view showing an example in which an ignition circuit is configured in the plasma generator of FIG. 10; FIG.

도 12는 도 11의 플라즈마 발생장치에 가스 입력관을 설치한 예를 보여주는 도면;12 is a view showing an example in which a gas input tube is installed in the plasma generating apparatus of FIG.

도 13a 내지 도 13c는 가스 입력관에 설치된 격판들의 평면도;13A to 13C are plan views of diaphragms installed in the gas input pipe;

도 14는 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치에서 유전체판 및 제1 전극을 원통형으로 구성한 예를 보여주는 도면;14 is a view showing an example in which the dielectric plate and the first electrode are configured in a cylindrical shape in the atmospheric pressure plasma generator according to the present invention;

도 15는 도 14의 A-A 단면도;15 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 14;

도 16은 도 14의 B-B 단면도;FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 14; FIG.

도 17 및 도 18은 유도 안테나를 다수개 설치한 예를 보여주는 도면;17 and 18 show an example in which a plurality of induction antennas are installed;

도 19는 도 14의 대기압 플라즈마 발생장치에서 유도 안테나를 길이 방향으로 나선으로 감아 설치한 예를 보여주는 도면;19 is a view showing an example in which the induction antenna is wound in a spiral in the longitudinal direction in the atmospheric plasma generator of FIG. 14;

도 20은 19의 C-C 단면도;20 is a cross-sectional view taken along line C-C of 19;

도 21은 도 14의 대기압 플라즈마 발생장치에서 다수의 페라이트 코어에 유도 안테나를 권선하여 설치한 예를 보여주는 도면;FIG. 21 is a diagram illustrating an example in which an induction antenna is wound around a plurality of ferrite cores and installed in the atmospheric pressure plasma generator of FIG. 14; FIG.

도 22는 도 14의 대기압 플라즈마 발생장치에 점화회로를 구성한 예를 보여 주는 도면이다.FIG. 22 is a diagram illustrating an example of configuring an ignition circuit in the atmospheric pressure plasma generator of FIG. 14.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10: 유도 안테나 12, 32: 임피던스 정합기10: inductive antenna 12, 32: impedance matcher

14, 34: 발진기 16: 가변 임피던스 회로14, 34: oscillator 16: variable impedance circuit

20: 유전체판 22: 플라즈마 방전 영역20: dielectric plate 22: plasma discharge region

24: 전극24: electrode

본 발명은 대기압 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 구체적으로는 유도 안테나를 이용하여 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge; DBD)에 의해 플라즈마를 발생하는 대기압 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an atmospheric plasma generator, and more particularly to an atmospheric plasma generator for generating plasma by a dielectric barrier discharge (DBD) using an induction antenna.

현재, 대기압 플라즈마(atmospheric pressure plasma)는 기존의 진공시스템(vacuum system)이 필요치 않으며 1atm(760 torr)에서 반응 챔버 없이 기존 생산라인에 직접 적용이 가능하여 연속적인 공정으로 처리가 가능하다. 대기압 플라즈마를 발생하기 위한 기술로는 유전체 장벽 방전(Dielectric Barrier Discharge; DBD), 코로나 방전(corona discharge), 마이크로웨이브 방전(microwave discharge), 아크방전(arc discharge) 등이 있다. 이 기술들은 산업 여러 분야에 서 다양하게 사용되고 있다.At present, atmospheric pressure plasma (atmospheric pressure plasma) does not require a conventional vacuum system (vacuum system) and can be applied directly to an existing production line without a reaction chamber at 1 atm (760 torr) can be processed in a continuous process. Techniques for generating atmospheric plasma include dielectric barrier discharge (DBD), corona discharge, microwave discharge, arc discharge and the like. These technologies are used in a variety of industries.

유전체 장벽 방전은 유전체의 전하축적(charge build-up) 현상을 이용하여 교류전원에 의해 인가되는 전압 효율을 극대화시켜 균일한 글로우 방전(glow discharge)을 얻는 것이다. 대기압 플라즈마는 유기 오염물의 세정 및 표면개질 등의 공정에 유용하게 사용된다. 예를 들어, 반도체 제조공정에서 대형 평판 세정이나 에싱(ashing), PFC 가스 정화 등에 이용되고 있다.The dielectric barrier discharge maximizes the voltage efficiency applied by the AC power by using the charge build-up phenomenon of the dielectric to obtain a uniform glow discharge. Atmospheric pressure plasma is useful for processes such as cleaning and surface modification of organic contaminants. For example, it is used for cleaning a large plate, ashing, PFC gas purification, etc. in a semiconductor manufacturing process.

반도체 장치의 생산 공정에서 300mm 이상의 대형 웨이퍼 가공시 수율을 향상 시킬 수 있는 대기압 플라즈마 발생장치가 요구되고 있다. 또한, TFT LCD, PDP(Plasma Display Panel) 등의 반도체 소자를 사용하는 공정에서도 다양한 종류의 대형 글라스(glass) 및 폴리머 평판을 사용하는데 이들 사이즈가 더욱 대형화 되어가고 있어 이에 효과적으로 대응할 수 있는 보다 처리속도가 빠르고 처리 크기에 제한이 없는 대기압 플라즈마 발생장치가 요구되고 있다.There is a demand for an atmospheric pressure plasma generator capable of improving yields when processing a large wafer of 300 mm or more in a semiconductor device production process. In addition, in the process of using semiconductor devices such as TFT LCD and PDP (Plasma Display Panel), various kinds of large glass and polymer plates are used, and these sizes are getting larger and more processing speed can be effectively coped with. There is a need for an atmospheric pressure plasma generator which is fast and has no limitation on processing size.

지금까지의 대기압 플라즈마는 CCP(Capacitor Coupled Plasma) 방식으로, 고전압이 인가되는 두 평판 전극사이에 설치된 유전체가 가속되는 이온 입자들이 강하게 충돌하여 그 수명이 짧고 그에 따른 파티클 발생의 문제점이 있어왔다. 게다가 고밀도의 플라즈마를 얻기 위해서는 고전압을 공급하는 경우 가속되는 이온 입자들은 더욱 강하게 충돌하게 되어 유전체 수명이 단축되는 문제점과 함께 파티클 발생의 문제점이 더욱 심화되게 된다.Until now, the atmospheric pressure plasma has a Capacitor Coupled Plasma (CCP) method, and ion particles, which are accelerated by a dielectric, installed between two plate electrodes to which a high voltage is applied, strongly collide with each other, resulting in a short lifetime and consequent particle generation. In addition, in order to obtain a high-density plasma, ion particles accelerated when a high voltage is supplied collide more strongly, and the problem of particle generation is further exacerbated with the problem of shortening the dielectric life.

CCP 방식의 플라즈마 방전시 문제점은 ICP(inductive coupled plasma) 방식의 플라즈마를 이용함으로서 해결될 수 있는데, 본 발명자는 유도 안테나를 이용한 ICP 방식의 플라즈마 방전을 대기압 상에서 얻을 수 있었다. 이에 본 발명자는 유도 안테나를 갖는 대기압 플라즈마 발생장치를 제공하고자 한다.Problems in the plasma discharge of the CCP method can be solved by using the plasma of the inductive coupled plasma (ICP) method, the inventors were able to obtain the plasma discharge of the ICP method using an induction antenna at atmospheric pressure. Accordingly, the present inventors provide an atmospheric pressure plasma generator having an induction antenna.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 유도 안테나를 사용하여 ICP(Inductive Coupled Plasma) 방식으로 플라즈마 발생을 가능하게 하는 대기압 플라즈마 발생장치를 제공하여 고전압을 이용한 고밀도의 플라즈마 발생이 가능하게 하며, 가속되는 이온 입자가 유전체에 강하게 충돌되는 것을 방지하여 유전체 수명을 길게 할 수 있는 대기압 플라즈마 발생장치를 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide an atmospheric pressure plasma generating apparatus capable of generating plasma in an ICP (Inductive Coupled Plasma) method using an induction antenna, thereby enabling high-density plasma generation using high voltage. In addition, the present invention provides an atmospheric pressure plasma generator capable of preventing an accelerated ion particle from colliding strongly with a dielectric material, thereby increasing the dielectric lifetime.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 대기압 플라즈마 발생장치는: 제1 주파수 신호를 공급하기 위한 제1 발진기; 일단으로 제1 주파수 신호를 입력 받아 플라즈마 방전을 위한 유도 기전력을 전달하는 적어도 하나의 유도 안테나; 유도 안테나와 제1 발진기 사이에 연결된 제1 임피던스 정합기; 유도 안테나와 대향하도록 위치하고 접지와 전기적으로 연결된 제1 전극; 제1 전극과 유도 안테나 사이에 위치하는 유전체판 및; 상기 유전체판과 제1 전극 사이에 형성되는 플라즈마 방전 영역을 포함하여, 플라즈마 방전 영역으로 입력되는 방전 가스는 유도 안테나로부터 유도 기전력을 전달 받아 플라즈마 방전이 이루어진다.In order to achieve the above object, the atmospheric pressure plasma generator includes: a first oscillator for supplying a first frequency signal; At least one induction antenna receiving a first frequency signal at one end and delivering an induced electromotive force for plasma discharge; A first impedance matcher coupled between the induction antenna and the first oscillator; A first electrode positioned opposite the induction antenna and electrically connected to ground; A dielectric plate positioned between the first electrode and the induction antenna; Including a plasma discharge region formed between the dielectric plate and the first electrode, the discharge gas input to the plasma discharge region receives the induced electromotive force from the induction antenna to perform a plasma discharge.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 유전체판을 사이에 두고 상기 제1 전극에 대향하도록 설치되어 플라즈마 방전을 일으키기 위한 점화용 유도 기전력을 전달하는 적어도 하나의 제2 전극; 제2 전극으로 제2 주파수 신호를 공급하기 위한 제2 발진기 및; 제2 전극과 제2 발진기 사이에 연결된 제2 임피던스 정합기를 포함한다. 그리고 상기 유도 안테나의 타단과 접지 사이에 전기적으로 연결되는 가변 임피던스 회로를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, at least one second electrode is disposed to face the first electrode with a dielectric plate interposed therebetween to transfer the induced electromotive force for ignition to cause plasma discharge; A second oscillator for supplying a second frequency signal to the second electrode; And a second impedance matcher coupled between the second electrode and the second oscillator. And a variable impedance circuit electrically connected between the other end of the induction antenna and the ground.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 유전체판은 판형을 갖고, 상기 적어도 하나의 유도 안테나는 유전체판의 일 측에 평판 나선형으로 권선되어 배열되며, 상기 제1 전극은 유전체판의 면적에 대응하는 평판 형상을 갖고 유전체판의 타측에 소정 간격을 두고 배치된다.In a preferred embodiment of the present invention, the dielectric plate has a plate shape, and the at least one induction antenna is arranged to be wound in a flat spiral on one side of the dielectric plate, and the first electrode corresponds to the area of the dielectric plate. It has a flat plate shape and is disposed at a predetermined interval on the other side of the dielectric plate.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 유도 안테나는 평판 나선형으로 권선되고, 상기 제1 전극은 유도 안테나를 중심으로 양편에 대향하도록 분리되어 설치되는 두 개의 분리된 판형 전극으로 구성되고, 상기 유전체판은 평판 형상을 갖고 유도 안테나와 분리된 두 판형 전극의 각각의 사이에 대향하도록 양측으로 설치되어, 유도 안테나의 양측으로 플라즈마 방전 영역이 분리되어 형성된다.In a preferred embodiment of the present invention, the induction antenna is wound in a flat spiral, the first electrode is composed of two separate plate-shaped electrodes which are separately installed so as to face each other around the induction antenna, the dielectric plate Is provided on both sides so as to face each other between each of the two plate-shaped electrodes separated from the induction antenna and having a flat plate shape, and the plasma discharge regions are separated from both sides of the induction antenna.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 전극 및 유전체판은 각각 중공형의 관형상을 갖고; 상기 유전체관은 제1 전극관의 내측에 매입되되 제1 전극관과 유전체관의 사이에 플라즈마 방전 영역이 형성되며; 상기 유도 안테나는 유전체관의 중공 영역에 매입 설치된다.In a preferred embodiment of the present invention, the first electrode and the dielectric plate each have a hollow tubular shape; The dielectric tube is embedded inside the first electrode tube, and a plasma discharge region is formed between the first electrode tube and the dielectric tube; The induction antenna is embedded in the hollow region of the dielectric tube.

(실시예)(Example)

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. The embodiments introduced herein are provided to make the disclosed contents thorough and complete, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 대기압에서 플라즈마를 발생하는 장치로서 유도 안테나를 이용한 ICP 방전과 CCP 방식의 유전체 방전 방식이 혼합된 새로운 방식의 플라즈마 발생장치이다.The atmospheric pressure plasma generator according to the present invention is a device for generating plasma at atmospheric pressure and is a new plasma generator in which an ICP discharge using an induction antenna and a dielectric discharge method of a CCP method are mixed.

도 1은 본 발명의 유도 안테나를 이용한 대기압 플라즈마 발생장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다. 도면을 참조하여, 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 크게 유도 안테나(10), 제1 임피던스 정합기(12), 제1 발진기(14), 유전체판(20) 및, 제1 전극(24)을 구비한다. 유전체판(20)과 제1 전극(24)은 서로 소정의 간격을 갖도록 대향하여 위치하므로 플라즈마 방전 영역(22)이 마련된다. 유전체판(20)은 유리, 알루미나, 질화붕소, 탄화규소, 질화규소, 석영, 산화마그네슘 등과 같은 유전체 재료로 제작할 수 있다. 제1 전극(24)은 스테인리스, 알루미늄, 구리 등의 도체 금속을 사용하여 재작할 수 있다.1 is a block diagram schematically showing an atmospheric pressure plasma generating apparatus using an induction antenna of the present invention. Referring to the drawings, the atmospheric pressure plasma generator according to the present invention includes an induction antenna 10, a first impedance matcher 12, a first oscillator 14, a dielectric plate 20, and a first electrode 24. Equipped. Since the dielectric plate 20 and the first electrode 24 are positioned to face each other at a predetermined interval, the plasma discharge region 22 is provided. The dielectric plate 20 may be made of a dielectric material such as glass, alumina, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, quartz, magnesium oxide, or the like. The first electrode 24 can be reworked using a conductive metal such as stainless steel, aluminum, or copper.

제1 발진기(14)는 수~수백Mhz의 범위의 제1 주파수 신호를 발생하며, 제1 주파수 신호는 제1 임피던스 정합기(12)를 통해 유도 안테나(10)의 일단으로 입력된다. 유도 안테나(10)는 유전체판(20)을 사이에 두고 플라즈마 방전 영역의 외측에 위치하며, 제1 주파수 신호를 입력 받아 플라즈마 방전을 위한 유도 기전력을 플라즈마 방전 영역(22)으로 전달한다. 제1 전극(24)은 접지와 전기적으로 연결된다. 대기압에서 플라즈마 방전 영역(22)으로 입력되는 방전 가스는 유도 안테나(10)로부터 유도 기전력을 전달 받아 플라즈마 방전이 이루어진다.The first oscillator 14 generates a first frequency signal in the range of several to several hundred MHz, and the first frequency signal is input to one end of the induction antenna 10 through the first impedance matcher 12. The induction antenna 10 is positioned outside the plasma discharge region with the dielectric plate 20 interposed therebetween, and receives the first frequency signal to transmit induced electromotive force for the plasma discharge to the plasma discharge region 22. The first electrode 24 is electrically connected to ground. The discharge gas, which is input to the plasma discharge region 22 at atmospheric pressure, receives the induced electromotive force from the induction antenna 10 to perform plasma discharge.

여기서 유도 안테나(10)에 의해 유도 되는 자기장에 의해 다시 유도 되는 전기장은 대체적으로 유전체판(20)과 제1 전극(24)에 평행하게 유도된다. 그럼으로 가스 이온 입자들의 가속 경로는 유전체판(20)과 제1 전극(24)에 대체적으로 평행하게 된다. 따라서 이온 입자들이 유전체판(20)과 제1 전극(24)에 수직으로 강하게 충돌하게 되는 경우가 매우 낮아져 유전체판(20)과 제1 전극(24)의 수명을 오래 할 수 있다.Herein, the electric field induced again by the magnetic field induced by the induction antenna 10 is generally induced in parallel with the dielectric plate 20 and the first electrode 24. Thus, the acceleration path of the gas ion particles is substantially parallel to the dielectric plate 20 and the first electrode 24. Therefore, the case where the ion particles collide strongly with the dielectric plate 20 and the first electrode 24 vertically is very low, so that the lifetime of the dielectric plate 20 and the first electrode 24 can be extended.

한편, 유도 안테나(10)는 유도 기전력을 전달하기 위한 안테나로서 기능과 아울러 제1 전극(24)과 함께 CCP(Capacitor Coupled Plasma) 방전을 위한 전극으로서도 기능을 한다. 그럼으로 유도 안테나(10)는 ICP 방전과 CCP 방전의 효과를 이중으로 얻을 수 있다. 구체적으로 후술되겠지만, 유도 안테나(10)는 하나 이상으로 구성이 가능하며, 두개 이상으로 구성하는 경우에는 병렬로 제1 임피던스 정합기(12)에 연결한다.On the other hand, the induction antenna 10 functions as an antenna for transmitting induced electromotive force and also serves as an electrode for CCP (Capacitor Coupled Plasma) discharge together with the first electrode 24. Therefore, the induction antenna 10 can obtain the effects of the ICP discharge and CCP discharge in duplicate. As will be described later in detail, the induction antenna 10 may be configured with one or more, and when configured with two or more, it is connected to the first impedance matcher 12 in parallel.

유도 안테나(10)의 ICP 방전의 세기를 조절하기 위해 유도 안테나(10)의 타단에 가변 임피던스 회로를 추가할 수 있다. 첨부도면 도 2에는 도 1의 유도 안테나(10)의 타단에 가변 임피던스 회로(16)를 연결한 예를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 가변 임피던스 회로(16)의 임피던스 크기를 조절함으로서 유도 안테나(10)의 ICP 방전 세기를 조절할 수 있다. 가변 임피던스 회로(16)는 첨부도면 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 가변 커패시터 또는 가변 인덕터로 구성할 수 있다.A variable impedance circuit may be added to the other end of the induction antenna 10 to adjust the intensity of the ICP discharge of the induction antenna 10. 2 is a diagram illustrating an example in which the variable impedance circuit 16 is connected to the other end of the induction antenna 10 of FIG. 1. By controlling the impedance of the variable impedance circuit 16, the ICP discharge intensity of the induction antenna 10 may be adjusted. The variable impedance circuit 16 may be configured as a variable capacitor or a variable inductor as shown in FIGS. 3A to 3C.

도 3a에 도시된 바와 같이, 가변 임피던스 회로(16)는 일단이 유도 안테나(10)의 타단에 접속되고 타단이 접지로 연결된 가변 커패시터(C1)로 구성할 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 가변 임피던스 회로(16)는 일단이 상기 유도 안테나의 타단(10)에 접속되고 타단이 접지로 연결된 가변 인덕터(L1)로 구성할 수 있다. 또는 가변 임피던스 회로(16)는 유도 안테나(10)의 타단과 접지 사이에 직렬로 연결되는 커패시터(C2)와 가변 인덕터(L1)로 구성될 수 있다. 이외에도 가변 임피던스 회로(16)는 다양한 회로 구성에 의해 구체화 될 수 있을 것이다.As shown in FIG. 3A, the variable impedance circuit 16 may include a variable capacitor C1 having one end connected to the other end of the induction antenna 10 and the other end connected to the ground. As shown in FIG. 3B, the variable impedance circuit 16 may be configured as a variable inductor L1 having one end connected to the other end 10 of the induction antenna and the other end connected to ground. Alternatively, the variable impedance circuit 16 may include a capacitor C2 and a variable inductor L1 connected in series between the other end of the induction antenna 10 and the ground. In addition, the variable impedance circuit 16 may be embodied by various circuit configurations.

본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 플라즈마 방전을 일으키기 위한 점화 회로를 더 구성할 수 있다. 첨부도면 도 4는 도 2의 대기압 플라즈마 발생장치에 점화회로를 구성한 예를 보여주는 도면이다.The atmospheric pressure plasma generator of the present invention may further comprise an ignition circuit for generating plasma discharge. 4 is a diagram illustrating an example of configuring an ignition circuit in the atmospheric pressure plasma generator of FIG. 2.

점화 회로는 제2 전극(30), 제2 임피던스 정합기(32) 및, 제2 발진기(34)로 구성된다. 제2 전극(30)은 유전체판(20)을 사이에 두고 상기 제1 전극(24)에 대향하도록 설치되며, 제2 발진기(34)는 제2 주파수 신호를 발생하여 제2 임피던스 정합기(32)를 통해 제2 전극(30)으로 입력한다. 제2 주파수 신호는 수십~수백Khz 범위의 신호로 제1 주파수 신호 보다 낮은 대역의 주파수 신호이다. 제2 전극(30)은 제1 전극(24)과 함께 CCP 방전을 위한 것으로 플라즈마 방전을 위한 초기 점화를 위한 유도 기전력을 플라즈마 방전 영역(22)에 입력되는 방전가스로 전달한다.The ignition circuit is composed of a second electrode 30, a second impedance matcher 32, and a second oscillator 34. The second electrode 30 is installed to face the first electrode 24 with the dielectric plate 20 interposed therebetween, and the second oscillator 34 generates a second frequency signal to generate a second impedance matcher 32. Input to the second electrode 30 through). The second frequency signal is a signal in the range of tens to hundreds of Khz and is a frequency signal of a lower band than the first frequency signal. The second electrode 30 is for CCP discharge together with the first electrode 24 to transfer induced electromotive force for initial ignition for the plasma discharge to the discharge gas input to the plasma discharge region 22.

상술한 바와 같은 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 이하 설명되는 제1 내지 제3 실시예와 같이 구체화 될 수 있다. 그러나 본 발명의 플라즈마 발생장치는 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되는 것은 아니며 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.The atmospheric pressure plasma generating apparatus of the present invention as described above may be embodied as in the first to third embodiments described below. However, the plasma generating apparatus of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. The embodiments introduced herein are provided to make the disclosed contents thorough and complete, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

실시예 1Example 1

도 5는 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치에서 유전체판 및 제1 전극을 평판형으로 구성한 예를 보여주는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 유전체판(20)은 사각의 판형을 갖는다. 유전체판(20)의 형상은 사각 이외에도 원형 또는 다각의 평판 형상을 가질 수 있다. 유도 안테나(10)는 유전체판(20)의 일 측에 평판 나선형으로 권선되어 배열되며, 소정의 두께를 갖는 띠 형상을 갖고 유전체판(20)에 평행하게 나선형으로 감겨 배치된다. 제1 전극(24)은 유전체판(20)의 면적에 대응하는 평판 형상을 갖고 유전체판(20)의 타측에 소정 간격을 두고 배치된다. 유전체판(20)과 제1 전극판(24)의 사이에는 플라즈마 방전 영역(22)이 형성된다.FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a dielectric plate and a first electrode are formed in a flat plate type in the atmospheric pressure plasma generator according to the present invention. As shown in the figure, the dielectric plate 20 has a rectangular plate shape. The shape of the dielectric plate 20 may have a circular or polygonal flat plate shape in addition to quadrangles. The induction antenna 10 is arranged by winding a spiral plate on one side of the dielectric plate 20, has a band shape having a predetermined thickness, and is wound in a spiral shape parallel to the dielectric plate 20. The first electrode 24 has a flat plate shape corresponding to the area of the dielectric plate 20 and is disposed at the other side of the dielectric plate 20 at predetermined intervals. The plasma discharge region 22 is formed between the dielectric plate 20 and the first electrode plate 24.

도 6에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼나 액정 글라스판과 같은 처리 기판(26)은 유전체판(20)과 제1 전극판(24) 사이에 즉, 제1 전극판(24)의 상부에 위치할 수 있다. 또는 처리 기판(26)이 유전체판(20)과 제1 전극판(24) 사이를 진행하면서 플라즈마 처리 과정이 진행 될 수 있다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼나 액정 글라스 등의 에싱이나 클리닝 공정에 사용될 수 있다. As shown in FIG. 6, a processing substrate 26, such as a semiconductor wafer or a liquid crystal glass plate, is positioned between the dielectric plate 20 and the first electrode plate 24, that is, on top of the first electrode plate 24. can do. Alternatively, the plasma processing process may be performed while the processing substrate 26 progresses between the dielectric plate 20 and the first electrode plate 24. For example, it can be used for ashing or cleaning processes, such as a semiconductor wafer and a liquid crystal glass.

도 7은 도 5의 플라즈마 발생장치에 점화회로를 구성한 예를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하여, 점화회로를 위한 판형의 제2 전극(30)은 제1 전극판(24)에 대향하도록 유도 안테나(10)가 위치한 유전체판(20)의 일 측면에 설치된다. 제2 전극판(30)은 제2 임피던스 정합기(32)를 통해 제2 발진기(34)에 연결된다.FIG. 7 is a diagram illustrating an example of configuring an ignition circuit in the plasma generator of FIG. 5. Referring to the drawings, the plate-shaped second electrode 30 for the ignition circuit is installed on one side of the dielectric plate 20 where the induction antenna 10 is located to face the first electrode plate 24. The second electrode plate 30 is connected to the second oscillator 34 through the second impedance matcher 32.

유도 안테나(10)는 다수개로 구성될 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 유전체판(20) 위에 나열하여 구성할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 유전체판(20)은 원형판으로 구성할 수 있으며 유도 안테나(10)도 이에 적합하게 원형으로 감아 구성할 수 있다.The induction antenna 10 may be configured in plural, and as shown in FIG. 8, the induction antenna 10 may be arranged on the dielectric plate 20. As shown in FIG. 9, the dielectric plate 20 may be configured as a circular plate, and the induction antenna 10 may also be configured to be wound in a circular shape.

실시예 2Example 2

도 10은 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치에서 유도 안테나를 중심으로 양편에 제1 전극을 분리 설치한 예를 보여주는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 유도 안테나(10)는 평판 나선형으로 권선되고, 분리된 판형의 제1 전극(24a, 24b)이 유도 안테나(10)를 중심으로 소정 거리를 두고 양편에 대향하도록 설치된다. 유도 안테나(10)와 분리된 제1 전극(24a, 24b)의 각각의 사이에는 양측으로 대향하도록 평형 형상의 유전체판들(20a, 20b, 21a, 21b)이 설치된다. 그럼으로 유도 안테나(10)의 양측으로 플라즈마 방전 영역(22a, 22b)이 분리되어 형성되고, 분리된 두개의 플라즈마 방전 영역(22a, 22b)으로 방전 가스가 입력된다.10 is a diagram illustrating an example in which the first electrodes are separated and installed on both sides of the induction antenna in the atmospheric pressure plasma generator according to the present invention. As shown in the figure, the induction antenna 10 is wound in a flat spiral, and the separated plate-shaped first electrodes 24a and 24b are installed so as to face each other at a predetermined distance with respect to the induction antenna 10. . Between the induction antenna 10 and each of the separated first electrodes 24a and 24b, balanced dielectric plates 20a, 20b, 21a and 21b are provided to face each other. Thus, the plasma discharge regions 22a and 22b are formed separately on both sides of the induction antenna 10, and the discharge gas is input to the two plasma discharge regions 22a and 22b which are separated.

분리된 제1 전극(24a, 24b)은 각각 접지에 연결되고, 유도 안테나(10)의 일단은 제1 임피던스 정합기(12)를 통해 제1 발진기(14)에 연결된다. 유도 안테나(10)의 타단은 가변 임피던스 회로를 통해 접지에 연결된다.The separated first electrodes 24a and 24b are respectively connected to ground, and one end of the induction antenna 10 is connected to the first oscillator 14 through the first impedance matcher 12. The other end of the induction antenna 10 is connected to ground through a variable impedance circuit.

도 11은 도 10의 플라즈마 발생장치에 점화회로를 구성한 예를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하여, 점화회로를 위한 판형의 제2 전극(30)은 유도 안테나(10)의 양 측에 위치한 유전체판(20a, 20b)의 사이에 제1 전극(24a, 24b)에 대향하도록 설치된다. 제2 전극(30)은 제2 임피던스 정합기(32)를 통해 제2 발진기(34)에 연결된다.FIG. 11 is a diagram illustrating an example of configuring an ignition circuit in the plasma generator of FIG. 10. Referring to the drawings, the plate-shaped second electrode 30 for the ignition circuit is installed to face the first electrodes 24a and 24b between the dielectric plates 20a and 20b located on both sides of the induction antenna 10. do. The second electrode 30 is connected to the second oscillator 34 through the second impedance matcher 32.

도 12는 도 11의 플라즈마 발생장치에 가스 입력관을 설치한 예를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하여, 분리된 두 개의 플라즈마 방전 영역(22a, 22b)의 상부에 방전가스를 공급하기 위한 가스 공급관(40)이 설치된다. 가스 공급관(40)은 하부가 길이 방향을 따라 개방된 가스 배출구(41)가 형성되어 있고, 분리된 제1 전극(24a, 24b)에 설치된 유전체판들(21a, 21b)은 가스 배출구(41)까지 연장되도록 유전체판(23a, 23b)이 설치된다. 유도 안테나(10)의 양측에 설치된 유전체판(20a, 20b)의 상단 또한 유전체판(20c)에 의해 연결된다.FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which a gas input tube is installed in the plasma generator of FIG. 11. Referring to the drawings, a gas supply pipe 40 for supplying a discharge gas is installed on the two separated plasma discharge regions 22a and 22b. The gas supply pipe 40 has a gas outlet 41 having a lower portion opened in the longitudinal direction, and the dielectric plates 21a and 21b provided at the separated first electrodes 24a and 24b have a gas outlet 41. Dielectric plates 23a and 23b are installed so as to extend up to. The upper ends of the dielectric plates 20a and 20b provided on both sides of the induction antenna 10 are also connected by the dielectric plate 20c.

상기 가스 공급관(40)은 플라즈마 방전 영역(22a, 22b)의 상부 측에서 전체적으로 방전 가스를 공급한다. 이때, 공급되는 방전 가스가 고른 밀도를 갖도록 가스 공급관(40)의 내부에는, 도 13a 내지 도 13c에 도시된 바와 같은, 다수개의 홀이 형성된 다중 격판(43a, 43b, 43c)이 설치된다. 하단에 설치되는 제1 다중 격판(43a)은 전체적으로 동일한 사이즈의 홀이 고르게 분포되어 있다. 중간에 설치된 제2 다중 격판(43b)은 외측에서 중심부로 갈수록 홀 사이즈가 증가하며, 상단에 설치된 제3 다중 격판(43c)은 중심에서 외측으로 갈수록 홀 사이즈가 감소한다.The gas supply pipe 40 supplies the discharge gas as a whole on the upper side of the plasma discharge regions 22a and 22b. At this time, multiple gas plates 43a, 43b, 43c in which a plurality of holes are formed are installed in the gas supply pipe 40 so that the discharge gas supplied has an even density. In the first multiple diaphragm 43a installed at the bottom, holes of the same size are distributed evenly. The hole size increases from the outside to the center portion of the second multi-plate 43b provided in the middle, and the hole size decreases from the center to the outside of the third multi-plate 43c provided at the top.

실시예 3Example 3

도 14는 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치에서 유전체판 및 제1 전극을 원통형으로 구성한 예를 보여주는 도면이고 도 15는 도 14의 A-A 단면도 그리고 도 16은 도 14의 B-B 단면도이다.FIG. 14 is a view illustrating an example in which a dielectric plate and a first electrode are formed in a cylindrical shape in the atmospheric pressure plasma generator according to the present invention, FIG. 15 is a sectional view taken along line A-A of FIG. 14, and FIG. 16 is a sectional view taken along line B-B of FIG.

이 실시예에서, 제1 전극(24) 및 유전체판(20)은 각각 중공형의 관형상을 갖는다. 유전체관(20)은 제1 전극관(24)의 내측에 매입되되 제1 전극관(24)과 유전체관(20)의 사이에 플라즈마 방전 영역(22)이 형성된다. 유도 안테나(10)는 유전체관(20)의 중공 영역(52)에 매입 설치된다. 제1 전극관(24)은 외측 하부 일부분이 길이 방향으로 개방되어 'C'형상을 갖으며, 제1 전극관(24)과 유전체관(20)의 양단에 상호 방전 거리를 갖도록 양단에 스페이서(53a, 53b)가 장착되어 지지된다. 스페이서(53a, 53b)는 절연체를 사용하는 것이 바람직하다.In this embodiment, the first electrode 24 and the dielectric plate 20 each have a hollow tubular shape. The dielectric tube 20 is embedded inside the first electrode tube 24, but a plasma discharge region 22 is formed between the first electrode tube 24 and the dielectric tube 20. The induction antenna 10 is embedded in the hollow region 52 of the dielectric tube 20. The first electrode tube 24 has a 'C' shape with a portion of the outer lower portion opened in the longitudinal direction, and spacers (both ends) at both ends thereof to have mutual discharge distances at both ends of the first electrode tube 24 and the dielectric tube 20. 53a, 53b) are mounted and supported. It is preferable to use an insulator for the spacers 53a and 53b.

제1 전극관(24)과 유전체관(20) 그리고 스페이서(53a, 53b)에 의해 중공형의 플라즈마 챔버(50)가 구성된다. 여기서 플라즈마 챔버(50)의 형상이 원통형으로 한정되는 것은 아니며 사각, 다각의 통형으로 변형 실시할 수 있다. 제1 전극관(24)이 길이 방향으로 하부가 개방되어 플라즈마 가스를 배출하는 개구부(51)가 형성됨으로 개구부(51)는 마주대하는 길이 방향의 가스 배출구(58a, 58b)가 형성된다.The hollow plasma chamber 50 is formed by the first electrode tube 24, the dielectric tube 20, and the spacers 53a and 53b. Here, the shape of the plasma chamber 50 is not limited to a cylindrical shape, but may be modified into a rectangular or polygonal cylindrical shape. Since the lower part of the first electrode tube 24 is opened in the longitudinal direction to form an opening 51 for discharging the plasma gas, the openings 51 are provided with gas outlets 58a and 58b facing each other in the longitudinal direction.

제1 전극관(24)의 외측 상단에는 방전 가스를 공급하기 위한 가스 공급관(54)이 설치된다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 가스 공급관(54)은 가스 공급원(미도시)에 연결된다. 가스 공급관(54)과 제1 전극관(24)은 각기 마주접하는 면으로 다수의 관통된 홀(56, 57)이 형성되며 이 다수의 관통된 홀들(56, 57)을 통하여 방전 가스가 고르게 공급된다. 제1 전극관(24)에는 적어도 하나의 냉각관(55)이 설치될 수 있다. 냉각관(55)은 냉각수 공급원(미도시)에 연결된다. 이 실시예에서 냉각관(32)은 외부 전극관(21)의 상단에 장착된다.A gas supply pipe 54 for supplying a discharge gas is installed at an outer upper end of the first electrode tube 24. Although not illustrated in detail, the gas supply pipe 54 is connected to a gas supply source (not shown). The gas supply pipe 54 and the first electrode tube 24 respectively have a plurality of perforated holes 56 and 57 formed on opposite surfaces, and discharge gas is uniformly supplied through the plurality of through holes 56 and 57. do. At least one cooling tube 55 may be installed in the first electrode tube 24. The cooling tube 55 is connected to a cooling water source (not shown). In this embodiment the cooling tube 32 is mounted on top of the outer electrode tube 21.

유전체관(20)의 중공 영역(52)에 적어도 하나의 유도 안테나(10)가 설치된다. 유도 안테나(20)는 소정의 두께를 갖는 띠 형상을 갖고 평행하게 나선형으로 감겨져 중공 영역(52)에 길이 방향으로 장착된다. 유도 안테나(10)의 일단은 제1 임피던스 정합기(12)를 통하여 제1 발진기(14)에 접속되며, 타단은 가변 임피던스 회로(16)에 접속된다.At least one induction antenna 10 is installed in the hollow region 52 of the dielectric tube 20. The induction antenna 20 has a strip shape having a predetermined thickness and is wound spirally in parallel to be mounted in the longitudinal direction in the hollow region 52. One end of the induction antenna 10 is connected to the first oscillator 14 through the first impedance matcher 12, and the other end thereof is connected to the variable impedance circuit 16.

도 17 및 도 18은 유도 안테나를 다수 설치한 예를 보여주는 도면이다. 중공 영역(52)에는 다수개의 유도 안테나(10a~10d)가 분리되어 설치될 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 중공 영역(52)에 다수개의 유도 안테나(10a~10c)가 길이 방향으로 나열되어 설치된다. 또는 도 18에 도시된 바와 같이, 유전체관(20)의 내측으로 다수개의 유도 안테나(10a~10d)를 배열하여 설치한다. 이때, 다수개의 유도 안테나들은 각각의 일단이 제1 임피던스 정합기(12)의 일단에 병렬로 접속되고, 타단이 가변 임피던스 회로(16)에 병렬로 접속된다.17 and 18 illustrate an example in which a plurality of induction antennas are installed. In the hollow region 52, a plurality of induction antennas 10a to 10d may be separately installed. As shown in FIG. 17, a plurality of induction antennas 10a to 10c are arranged in the longitudinal direction in the hollow region 52. Alternatively, as shown in FIG. 18, a plurality of induction antennas 10a to 10d are arranged in an inside of the dielectric tube 20. In this case, each of the plurality of induction antennas is connected at one end thereof in parallel to one end of the first impedance matcher 12 and at the other end thereof in parallel to the variable impedance circuit 16.

도 19는 도 14의 대기압 플라즈마 발생장치에서 유도 안테나를 길이 방향으로 나선으로 감아 설치한 예를 보여주는 도면이고, 도 20은 19의 C-C 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 유전체관(20)의 중공 영역에 장착되는 유도 안테나(10)는 중공 영역(52)의 길이 방향을 따라 나선형으로 감겨져 장착된다. 여기서 유도 안테나(10)의 일단은 제1 임피던스 정합기(12)를 통해 제1 발진기(14)에 접속되고, 타단은 가변 임피던스 회로(16)에 접속된다.FIG. 19 is a view illustrating an example in which an induction antenna is wound in a spiral in the longitudinal direction in the atmospheric plasma generator of FIG. 14, and FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. As shown in the figure, the induction antenna 10 mounted in the hollow region of the dielectric tube 20 is mounted spirally wound along the longitudinal direction of the hollow region 52. One end of the induction antenna 10 is connected to the first oscillator 14 via the first impedance matcher 12, and the other end is connected to the variable impedance circuit 16.

도 21은 도 14의 대기압 플라즈마 발생장치에서 다수의 페라이트 코어에 유도 안테나를 권선하여 설치한 예를 보여주는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 유전체관(20)의 중공 영역(52)에 다수개의 페라이트 코어(17)가 직렬로 장착되고, 하나 이상의 유도 안테나(10a, 10b)가 페라이트 코어(17)에 권선된다. 페라이트 코어(17)는 하부 일부가 개방되어 'C' 형상을 갖도록 할 수 있다. 페라이트 코어(17)를 장착함으로 유도 안테나(10a, 10b)로부터 유도되는 자기장의 세기를 더욱 높게 할 수 있어 보다 강한 전기장을 얻을 수 있다.FIG. 21 is a diagram illustrating an example in which an induction antenna is wound around a plurality of ferrite cores and installed in the atmospheric pressure plasma generator of FIG. 14. As shown in the figure, a plurality of ferrite cores 17 are mounted in series in the hollow region 52 of the dielectric tube 20, and one or more induction antennas 10a, 10b are wound around the ferrite core 17. . The ferrite core 17 may have a lower portion of the ferrite core 17 to have a 'C' shape. By mounting the ferrite core 17, the intensity of the magnetic field induced from the induction antennas 10a and 10b can be made higher, and a stronger electric field can be obtained.

도 22는 도 14의 대기압 플라즈마 발생장치에 점화회로를 구성한 예를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하여, 상술한 바와 같은 원통형의 플라즈마 챔버(50)에서 유전체관(20)의 중공 영역(52)에는 내측 면으로 제1 전극관(24)에 대향하도록 하나 이상의 제2 전극판(30a, 30b)이 설치되어 플라즈마 방전을 일으키기 위한 점화용 유도 기전력을 전달한다. 제2 전극판(30a, 30b)은 제2 임피던스 정합기(32)를 통해 제2 발진기(34)에 접속된다.FIG. 22 is a diagram illustrating an example of configuring an ignition circuit in the atmospheric pressure plasma generator of FIG. 14. Referring to the drawings, in the cylindrical plasma chamber 50 as described above, the hollow region 52 of the dielectric tube 20 faces at least one second electrode plate 30a so as to face the first electrode tube 24 on its inner side. 30b) is installed to transfer the induced electromotive force for ignition to cause the plasma discharge. The second electrode plates 30a and 30b are connected to the second oscillator 34 through the second impedance matcher 32.

이상과 같은 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 유도 안테나(10)에 의해 유도되는 전기장과 유도 안테나(10)와 제1 전극(24) 사이의 전기장에 의해 플라즈마 방전이 발생된다. 이때, 발생된 이온 입자들은 두 전기장의 영향을 받아 유전체판(20)이나 제1 전극(24)에 수직으로 충돌하게 되는 경우가 매우 낮아지게 된다. 그럼으로 고전압을 인가하는 경우에도 이온 입자의 강한 충돌에 의해 유전체판(20)이나 제1 전극(24)이 쉽게 손상되는 것을 방지할 수 있어 고전압을 이용한 고밀도의 강력한 플라즈마를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 대기압 플라즈마 장치는 공정 특성이나 작업 대상물의 크기에 적합하게 두 개 이상의 대기압 플라즈마 발생장치를 연합하여 대면적의 플라즈마 처리가 가능하다.In the atmospheric pressure plasma generator of the present invention as described above, the plasma discharge is generated by the electric field induced by the induction antenna 10 and the electric field between the induction antenna 10 and the first electrode 24. At this time, the generated ion particles are very unlikely to collide perpendicularly to the dielectric plate 20 or the first electrode 24 under the influence of two electric fields. Therefore, even when a high voltage is applied, it is possible to prevent the dielectric plate 20 or the first electrode 24 from being easily damaged by the strong collision of the ion particles, thereby obtaining a high-density, powerful plasma using the high voltage. In addition, the atmospheric pressure plasma apparatus of the present invention is capable of a large-area plasma treatment by combining two or more atmospheric pressure plasma generators to suit the process characteristics and the size of the workpiece.

이상에서, 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 발생장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였으나, 이는 일 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.In the above, the configuration and operation of the atmospheric pressure plasma generating apparatus according to the present invention has been shown in accordance with the above description and drawings, but this is merely described as an example and various changes and modifications within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. Of course this is possible.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 본 발명의 대기압 플라즈마 발생장치는 유도 안테나를 사용함으로서 가속되는 이온 입자가 외부 전극과 유전체관에 수직으로 강하게 충돌하는 것을 막아 외부 전극관과 유전체관의 수명을 길게 하고 고전압의 사용을 가능하게 하여 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다.As described in detail above, the atmospheric pressure plasma generator of the present invention prevents the accelerated ion particles from colliding strongly with the external electrode and the dielectric tube vertically by using the induction antenna, thereby extending the life of the external electrode tube and the dielectric tube. It is possible to use a high voltage to obtain a high density plasma.

Claims (22)

제1 주파수 신호를 공급하기 위한 제1 발진기;A first oscillator for supplying a first frequency signal; 일단으로 제1 주파수 신호를 입력 받아 플라즈마 방전을 위한 유도 기전력을 전달하는 적어도 하나의 유도 안테나;At least one induction antenna receiving a first frequency signal at one end and delivering an induced electromotive force for plasma discharge; 유도 안테나와 제1 발진기 사이에 연결된 제1 임피던스 정합기;A first impedance matcher coupled between the induction antenna and the first oscillator; 유도 안테나와 대향하도록 위치하고 접지와 전기적으로 연결된 제1 전극;A first electrode positioned opposite the induction antenna and electrically connected to ground; 제1 전극과 유도 안테나 사이에 위치하는 유전체판;A dielectric plate positioned between the first electrode and the induction antenna; 유전체판과 제1 전극 사이에 형성되는 플라즈마 방전 영역;A plasma discharge region formed between the dielectric plate and the first electrode; 유전체판을 사이에 두고 상기 제1 전극에 대향하도록 설치되어 플라즈마 방전을 일으키기 위한 점화용 유도 기전력을 전달하는 적어도 하나의 제2 전극;At least one second electrode disposed to face the first electrode with a dielectric plate interposed therebetween to transfer the induced electromotive force for ignition to cause plasma discharge; 제2 전극으로 제2 주파수 신호를 공급하기 위한 제2 발진기;A second oscillator for supplying a second frequency signal to the second electrode; 제2 전극과 제2 발진기 사이에 연결된 제2 임피던스 정합기; 및A second impedance matcher coupled between the second electrode and the second oscillator; And 유도 안테나의 타단과 접지 사이에 전기적으로 연결되는 가변 임피던스 회로를 포함하고,A variable impedance circuit electrically connected between the other end of the induction antenna and the ground; 플라즈마 방전 영역으로 입력되는 방전 가스는 제2 전극으로부터 점화용 유도 기전력을 전달받아서 점화되고 유도 안테나로부터 유도 기전력을 전달받아 플라즈마 방전이 유지되는 대기압 플라즈마 발생장치.The discharge gas input to the plasma discharge region is ignited by receiving the induction electromotive force for ignition from the second electrode, the atmospheric pressure plasma generating apparatus for receiving the induction electromotive force from the induction antenna to maintain the plasma discharge. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제1 주파수 신호는 제2 주파수 신호보다 높은 주파수를 갖는 대기압 플라즈마 발생장치.The atmospheric pressure plasma generator of claim 1, wherein the first frequency signal has a higher frequency than the second frequency signal. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 가변 임피던스 회로는 일단이 상기 유도 안테나의 타단에 접속되고 타단이 접지로 연결된 가변 커패시터를 포함하는 대기압 플라즈마 발생장치.The apparatus of claim 1, wherein the variable impedance circuit includes a variable capacitor having one end connected to the other end of the induction antenna and the other end connected to the ground. 제1항에 있어서, 상기 가변 임피던스 회로는 일단이 상기 유도 안테나의 타단에 접속되고 타단이 접지로 연결된 가변 인덕터를 포함하는 대기압 플라즈마 발생장치.The apparatus of claim 1, wherein the variable impedance circuit comprises a variable inductor having one end connected to the other end of the induction antenna and the other end connected to the ground. 제1항에 있어서, 상기 가변 임피던스 회로는 상기 유도 안테나의 타단과 접지 사이에 직렬로 연결되는 커패시터와 가변 인덕터를 포함하는 대기압 플라즈마 발생장치.The apparatus of claim 1, wherein the variable impedance circuit comprises a variable inductor and a capacitor connected in series between the other end of the induction antenna and a ground. 제1항에 있어서, 상기 유도 안테나는 서로 병렬로 연결되는 둘 이상의 안테나가 임피던스 정합기에 직렬로 접속되는 대기압 플라즈마 발생장치.The atmospheric pressure plasma generating apparatus of claim 1, wherein the induction antennas are connected in series with two or more antennas connected in parallel to an impedance matching unit. 제1항에 있어서, 상기 유도 안테나는 소정의 두께를 갖는 띠 형상을 갖고 유전체판에 평행하게 나선형으로 감겨 구성되는 대기압 플라즈마 발생장치.The atmospheric pressure plasma generating apparatus of claim 1, wherein the induction antenna has a band shape having a predetermined thickness and is wound in a spiral shape parallel to the dielectric plate. 제1항에 있어서, 상기 유전체판은 평판 형상을 갖고, 상기 적어도 하나의 유도 안테나는 유전체판의 일 측에 평판 나선형으로 권선되어 배열되며, 상기 제1 전극은 유전체판의 면적에 대응하는 평판 형상을 갖고 유전체판의 타측에 소정 간격을 두고 배치되는 대기압 플라즈마 발생장치.The method of claim 1, wherein the dielectric plate has a flat plate shape, the at least one induction antenna is arranged in a spiral wound in a flat plate on one side of the dielectric plate, the first electrode is a flat plate shape corresponding to the area of the dielectric plate And an atmospheric pressure plasma generator having a predetermined interval on the other side of the dielectric plate. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 유도 안테나는 평판 나선형으로 권선되고, 상기 제1 전극은 유도 안테나를 중심으로 양편에 대향하도록 분리되어 설치되는 두 개의 분리된 판형 전극으로 구성되고, 상기 유전체판은 평판 형상을 갖고 유도 안테나와 분리된 두 판형 전극의 각각의 사이에 대향하도록 양측으로 설치되어,The inductive antenna of claim 1, wherein the induction antenna is wound in a flat spiral shape, and the first electrode is composed of two separate plate-shaped electrodes which are separately installed so as to face opposite sides of the induction antenna, and the dielectric plate has a flat plate shape. And installed on both sides so as to face between each of the two plate-shaped electrodes separated from the induction antenna, 유도 안테나의 양측으로 플라즈마 방전 영역이 분리되어 형성되는 대기압 플라즈마 발생장치.Atmospheric pressure plasma generator is formed by separating the plasma discharge region on both sides of the induction antenna. 삭제delete 제12항에 있어서, 상기 분리된 두 개의 플라즈마 방전 영역으로 방전 가스를 공급하기 위한 가스 공급관을 포함하고; 상기 분리된 제1 전극 측으로 설치된 유전체판들은 가스 공급관의 가스 배출구까지 연장되어 구성되며;13. The apparatus of claim 12, further comprising a gas supply pipe for supplying a discharge gas to the two separate plasma discharge regions; The dielectric plates installed on the separated first electrode side extend to the gas outlet of the gas supply pipe; 상기 가스 공급관은 플라즈마 방전 영역의 일 측에서 전체적으로 방전 가스를 공급하되 공급되는 방전 가스가 고른 밀도를 갖도록 다수개의 홀이 형성된 다중 격판이 설치되는 대기압 플라즈마 발생장치.The gas supply pipe is supplied to the discharge gas as a whole from one side of the plasma discharge region, atmospheric pressure plasma generating apparatus is provided with a plurality of diaphragm formed with a plurality of holes to have a uniform density of the supplied discharge gas. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 및 유전체판은 각각 중공형의 관형상을 갖고; 상기 유전체관은 제1 전극관의 내측 중공 영역에 매입되되 제1 전극관과 유전체관의 사이에 플라즈마 방전 영역이 형성되며; 상기 유도 안테나는 유전체관의 중공 영역에 매입 설치되는 대기압 플라즈마 발생장치.The method of claim 1, wherein the first electrode and the dielectric plate each have a hollow tubular shape; The dielectric tube is embedded in an inner hollow region of the first electrode tube, and a plasma discharge region is formed between the first electrode tube and the dielectric tube; The induction antenna is an atmospheric pressure plasma generator is embedded in the hollow region of the dielectric tube. 제15항에 있어서, 제1 전극관과 유전체관의 양단에 상호 방전 거리를 갖도록 양단에 장착되어 지지하는 스페이서를 포함하는 대기압 플라즈마 발생장치.The atmospheric pressure plasma generator as set forth in claim 15, further comprising spacers mounted on both ends of the first electrode tube and the dielectric tube so as to have mutual discharge distances. 제15항에 있어서, 플라즈마 방전 영역으로 방전 가스를 공급하도록 상기 제1 전극관의 외측에는 가스 공급관이 장착되고; 상기 제1 전극관은 길이 방향으로 일부가 개방되어 플라즈마 가스를 분사하는 개구부를 갖는 대기압 플라즈마 발생장치.The gas supply pipe according to claim 15, further comprising: a gas supply pipe mounted outside the first electrode pipe to supply a discharge gas to the plasma discharge region; The first electrode tube is an atmospheric pressure plasma generating apparatus having an opening portion which is partially opened in the longitudinal direction to inject the plasma gas. 제15항에 있어서, 상기 유도 안테나는 소정의 두께를 갖는 띠 형상을 갖고 평행하게 나선형으로 감겨져 유전체관의 중공 영역에 길이 방향으로 장착되는 대기압 플라즈마 발생장치.16. The atmospheric pressure plasma generator as set forth in claim 15, wherein the induction antenna has a band shape having a predetermined thickness and is wound spirally in parallel to be mounted in a longitudinal direction in a hollow region of the dielectric tube. 제15항에 있어서, 상기 유도 안테나는 플라즈마 챔버의 중공 영역의 길이 방향을 따라 나선형으로 감겨져 유전체관의 중공 영역에 길이 방향으로 장착되는 대기압 플라즈마 발생장치.The atmospheric pressure plasma generator as set forth in claim 15, wherein the induction antenna is spirally wound along the longitudinal direction of the hollow region of the plasma chamber and is mounted in the longitudinal direction in the hollow region of the dielectric tube. 제15항에 있어서, 상기 유전체관의 중공 영역에 다수개의 페라이트 코어가 장착되고, 상기 유도 안테나는 페라이트 코어에 권선되는 대기압 플라즈마 발생장치.The apparatus of claim 15, wherein a plurality of ferrite cores are mounted in the hollow region of the dielectric tube, and the induction antenna is wound around a ferrite core. 제20항에 있어서, 상기 페라이트 코어는 일부가 개방된 대기압 플라즈마 발생장치.21. The apparatus of claim 20, wherein the ferrite core is partially open. 삭제delete
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