(57)【要約】【課題】大気圧下で高密度のプラズマを得ることができて、プラズマ処理工程をインライン化することができるプラズマ発生装置を提供すること。【解決手段】一面に開口する非貫通の微細孔１２が形成されるカソード１０と、カソード１０の一面と対向するように離隔配置されるアノード２０と、カソード１０とアノード２０に電力を供給する電力供給部３０と、を含むプラズマ発生装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に開口する非貫通の微細孔が形成されるカソードと、
前記カソードの一面と対向するように離隔配置されるアノードと、
前記カソードとアノードに電力を供給する電力供給部と、
を含むことを特徴とするプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記カソードと前記アノードとの間にガスを供給するガス供給部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記電力供給部が、高周波電力または直流パルス電力を発生することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的に中性を保つプラズマ状態とは、気体に大きなエネルギーが加えられ、状態遷移とは異なるイオン化された粒子が形成された状態をいう。このとき、正イオンと負イオンの総電荷数がほぼ同数となる。このようなプラズマを利用すると、素材表面のクリーニングや素材表面の改質が可能となる。
【０００３】
プラズマ発生装置には、真空プラズマ発生装置と大気圧プラズマ発生装置がある。このうち、真空プラズマ発生装置には真空状態を形成するための装備及び場所の制約があるため、最近は大気圧プラズマ発生装置が使用されている。
【０００４】
一方、従来の大気圧プラズマ発生装置は、互いに一定の間隔を隔てて対向している一対の平板形態のアノードとカソード及び電力供給部を含んでおり、表面処理工程を行う素材をアノードとカソードとの間を移送させながら、アノードとカソードに高圧の電源を供給してプラズマを発生させることができた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の大気圧プラズマ発生装置は、生成されたラジカルの持続時間が短いため、大気圧下でプラズマの密度を高めるのに限界があった。したがって、大気圧プラズマ発生装置は真空プラズマ発生装置に比べて効果が劣るという問題があった。
【０００６】
こうした従来技術の問題点を解決するために、本発明は、大気圧下で高密度のプラズマを発生させるプラズマ発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、一面に開口する非貫通の微細孔が形成されるカソードと、カソードの一面と対向するように離隔配置されるアノードと、カソードとアノードに電力を供給する電力供給部と、を含むプラズマ発生装置が提供される。
【０００８】
ここで、カソードとアノードとの間にガスを供給するガス供給部をさらに含むことができる。また、電力供給部は、高周波電力または直流パルス（ＤＣ  Ｐｕｌｓｅ）電力を発生することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大気圧下で高密度のプラズマを得ることができ、プラズマ処理工程をインライン化することができる。
【００１０】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴を全て列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置における電場の形成を示す概念図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置で発生されるプラズマを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施形態を有することができるため、本願では特定の実施形態のみを図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００１３】
本願で用いた用語は、特定の実施形態を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組合せたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組合せたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。
【００１４】
以下、本発明によるプラズマ発生装置の好ましい実施形態について添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置を示す断面図であり、図２は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置における電場の形成を示す概念図である。
【００１６】
図１及び図２を参照すると、本発明におけるプラズマ発生装置は、カソード１０、微細孔１２、アノード２０、電力供給部３０、チャンバ４０、ガス供給部４２、ガス排出部４４を有する。
【００１７】
本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置は、一面に開口する非貫通の微細孔１２が形成されるカソード１０と、カソード１０の一面と対向するように離隔配置されるアノード２０と、カソード１０とアノード２０に電力を供給する電力供給部３０とを含み、大気圧下で高密度のプラズマを得ることができて、プラズマ処理工程をインライン化することができる。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態によるプラズマ発生装置では、電子を放出する陰極カソード１０と、カソード１０から放出された電子を引き付ける陽極アノード２０とが、互いに所定の間隔を隔てて対向するように配置される。そして、カソード１０とアノード２０には電圧を印加する電力供給部３０が連結される。これにより、両電極間にかかる電圧差により、カソード１０とアノード２０との間に放電が発生し、放電によりプラズマが発生する。
【００１９】
このとき、広い面積に均一にプラズマを発生させるために、カソード１０とアノード２０は一定の距離を維持しながら対向している平板型に形成される。
【００２０】
特に、本実施形態によるプラズマ発生装置のカソード１０には、アノード２０に向かう面に微細孔１２が形成されており、プラズマの密度を増加させる。ここで、微細孔１２はカソード１０を貫通せず、アノード２０に向かって開口されている。
【００２１】
また、微細孔１２の容積は、最小放電開始電圧（ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  ｖｏｌｔａｇｅ）を示すパッシェン曲線（Ｐａｓｃｈｅｎ  ｃｕｒｖｅ）の圧力及び容積条件に応じて決定される。また、微細孔１２は、レーザー加工、ドリリングなどの工程によりカソード１０に形成される。
【００２２】
図２を参照すれば、平板のアノード２０と対向するカソード１０に微細孔１２が形成されると、カソード１０とアノード２０との間には、アノード２０からカソード１０の表面に向かう成分（Ａ）と、カソード１０の微細孔１２の内部に向かう成分（Ｂ）とを有する電場が形成される。そして、カソード１０に形成された微細孔１２の内壁からは電子が放出される。これにより、微細孔１２の内壁から放出された電子が微細孔１２の内部に形成された電場に沿ってアノード２０に向かって移動しながら中性気体と衝突して、中性気体がイオン化されたラジカルを生成する。特に、電子は微細孔１２の内部で振動しながら移動するため、微細孔１２の内部における中性気体のイオン化率は著しく高くなる。
【００２３】
そして、中性気体のイオン化により生成された自由電子が電場に沿って移動しながら中性気体と衝突して、再びラジカルを生成するため、微細孔１２の内部には非常に多くのラジカルが生成される。
【００２４】
つまり、微細孔１２が形成されているカソード１０は、微細孔１２がない単純な平板型のカソード１０に比べて多くのラジカルを生成し、これにより高密度のプラズマを形成する。特に、図３に示すように、微細孔１２の内部にはラジカルが多く生成されるため、プラズマの密度が非常に高くなる。これにより、真空状態で行われたプラズマ処理を大気圧状態でも行うことができる。したがって、高密度のプラズマ処理工程が生産ラインで連続的に行われるインライン化が可能となる。
【００２５】
一方、放電電圧を形成する電力供給部３０は、高電圧の形成や、電子移動距離の増加のために、高周波のＲＦ電力であるか、立ち上がり時間や持続時間が非常に短い直流パルス電力を発生することができる。
【００２６】
また、本実施形態によるプラズマ発生装置は、ヘリウム、アルゴン、酸素、窒素、空気、及びこれらの組み合わせなどの多様な反応ガスを活用して、洗浄、デスミア、表面改質、エッチングなどの多様な用途に活用できる。このために、カソード１０とアノード２０との間に反応ガスを供給するガス供給部４２と、反応後に、供給されたガスを排出するガス排出部４４を含むことができる。また、反応の効率を向上させるために、プラズマ処理が行われる間にカソード１０とアノード２０を外部と遮断するチャンバ４０をさらに含むことができる。
【００２７】
上述したように、本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置は、大気圧下で高密度のプラズマを形成して多様な用途に活用できる。特に、印刷回路基板のビアホールの製造時に発生する各種異質物であるスミア（ｓｍｅａｒ）を除去するデスミア（ｄｅｓｍｅａｒ）工程に適用して、既存の湿式洗浄工程を乾式洗浄工程に代替することができる。また、印刷回路基板の表面のメッキ（印刷）性を向上させる工程や、パッケージングにおいてのＡｕ、Ｃｕとリードフレーム間の表面をクリーニングし接着力を向上させる工程などの印刷回路基板の製造に多様に活用できる。さらに、既存の真空プラズマ装置とは異なって、インライン化が可能となり、その活用範囲はさらに大きい。
【００２８】
以上、本発明を特定の実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることは明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００２９】
１０  カソード
１２  微細孔
２０  アノード
３０  電力供給部
４０  チャンバ
４２  ガス供給部
４４  ガス排出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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