KR101299710B1 - Plasma reactor for abatement of pollutions - Google Patents
Plasma reactor for abatement of pollutions Download PDFInfo
- Publication number
- KR101299710B1 KR101299710B1 KR1020120030686A KR20120030686A KR101299710B1 KR 101299710 B1 KR101299710 B1 KR 101299710B1 KR 1020120030686 A KR1020120030686 A KR 1020120030686A KR 20120030686 A KR20120030686 A KR 20120030686A KR 101299710 B1 KR101299710 B1 KR 101299710B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- insulator
- ground electrode
- plasma reactor
- diameter portion
- plasma
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32853—Hygiene
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32532—Electrodes
- H01J37/32541—Shape
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체/박막 디스플레이/태양 전지 등의 제조 라인에 설치된 공정 챔버에서 발생하는 오염 물질을 제거하기 위한 플라즈마 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma reactor for removing contaminants, and more particularly, to a plasma reactor for removing contaminants generated in a process chamber installed in a manufacturing line such as a semiconductor / thin film display / solar cell.
반도체/박막 디스플레이/태양 전지의 제조 라인에는 식각, 증착, 세정, 애싱, 및 질화처리 등의 공정이 진행되는 공정 챔버가 설치된다. 공정 챔버는 진공 펌프와 연결되어 공정 가스를 배출한다. 최근 반도체/박막 디스플레이/태양 전지의 제조 산업이 성장하면서 공정 챔버에서 발생하는 오염 물질의 양과 종류가 늘고 있다.In the manufacturing line of the semiconductor / thin film display / solar cell, a process chamber in which processes such as etching, deposition, cleaning, ashing, and nitriding are performed is installed. The process chamber is connected with a vacuum pump to discharge the process gas. With the recent growth of the semiconductor / thin display / solar cell manufacturing industry, the amount and type of pollutants generated in process chambers is increasing.
이 중 건식 식각에 사용되는 CF4, CHF3, SF6 및 세정 공정에 사용되는 NF3과 같은 불소계 가스는 온실 가스의 일종이므로 배출량 규제가 있을 것으로 예상된다. 그리고 식각/증착/세정 공정에서 배출되는 입자상 물질들은 시간이 지남에 따라 진공 펌프 내부 부품에 축적되면서 진공 펌프의 내구성과 수명을 단축시킨다.Of these, fluorine-based gases such as CF 4 , CHF 3 , SF 6 used for dry etching, and NF 3 used for cleaning process are types of greenhouse gases, and therefore, emission restrictions are expected. And particulate matter discharged from the etching / deposition / cleaning process accumulates in the vacuum pump internal parts over time, shortening the durability and life of the vacuum pump.
따라서 공정 챔버와 진공 펌프 사이에 플라즈마 반응기를 설치하여 공정 챔버에서 배출되는 오염 물질을 제거하고 있다. 예를 들면, 플라즈마 반응기는 유도성 결합 플라즈마(inductively coupled plasma) 방식 또는 용량성 결합 플라즈마(capacitively coupled plasma) 방식을 적용하고 있다.Therefore, a plasma reactor is installed between the process chamber and the vacuum pump to remove contaminants discharged from the process chamber. For example, the plasma reactor employs an inductively coupled plasma method or a capacitively coupled plasma method.
유도성 결합 플라즈마 방식은 플라즈마 생성 공간의 외부에 코일 형상의 구동 전극을 구비하고, 구동 전극의 양단에 전압을 인가하여 플라즈마를 생성한다. 따라서 구동 전극의 양단에서 전압 차가 발생되어, 플라즈마 생성 공간의 내부에서 플라즈마가 불균일하게 생성될 수 있다. 전류 상승에 따라 방전이 아크로 전이될 수 있다.The inductively coupled plasma method includes a coil-shaped driving electrode outside the plasma generation space and generates a plasma by applying a voltage to both ends of the driving electrode. Therefore, a voltage difference is generated at both ends of the driving electrode, so that plasma may be unevenly generated inside the plasma generation space. As the current rises, the discharge may transition to an arc.
용량성 결합 플라즈마(capacitively coupled plasma) 방식은 벽전하(wall charge) 형성을 위하여 구동 전극의 내측에 유전체를 구비한다. 따라서 온실 가스에 포함된 오염 물질을 제거할 때, 온실 가스로부터 분해된 가스가 유전체를 식각할 수 있다.The capacitively coupled plasma method includes a dielectric inside the driving electrode to form wall charge. Therefore, when the pollutants contained in the greenhouse gas are removed, the gas decomposed from the greenhouse gas may etch the dielectric.
본 발명의 목적은 구동 전극에 균일한 전압을 인가하여 균일한 플라즈마를 생성하고, 방전이 아크로 전이되는 것을 방지하며, 온실 가스의 오염 물질 제거에 효과적으로 사용되는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기를 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a plasma reactor for removing contaminants that is applied to a drive electrode with a uniform voltage to generate a uniform plasma, to prevent discharge from transitioning to an arc, and to be effectively used for removing contaminants from greenhouse gases.
본 발명의 일 실시예에 따른 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기는, 공정 챔버와 진공 펌프 사이에 위치하며 저압 플라즈마를 생성하여 상기 공정 챔버에서 배출되는 오염 물질을 제거하며, 내부에 플라즈마 생성 공간을 형성하는 절연체, 상기 절연체의 일단에 연결되는 접지 전극, 및 상기 절연체의 다른 일단에 연결되고 무선 주파수(RF) 전원부로부터 무선 주파수의 구동 전압을 인가 받는 구동 전극을 포함한다.Plasma reactor for removing contaminants in accordance with an embodiment of the present invention, located between the process chamber and the vacuum pump to generate a low pressure plasma to remove the contaminants discharged from the process chamber, to form a plasma generating space therein An insulator, a ground electrode connected to one end of the insulator, and a driving electrode connected to the other end of the insulator and receiving a driving voltage of a radio frequency from a radio frequency (RF) power supply unit.
상기 절연체는, 오염 물질의 흐름 방향에서 상기 구동 전극의 전방에 연결되는 제1 절연체, 및 상기 구동 전극의 후방에 연결되는 제2 절연체를 포함할 수 있다.The insulator may include a first insulator connected to the front of the driving electrode in the flow direction of the pollutant, and a second insulator connected to the rear of the driving electrode.
상기 접지 전극은, 상기 제1 절연체의 전방에 연결되는 제1 접지 전극, 및 상기 제2 절연체의 후방에 연결되는 제2 접지 전극을 포함할 수 있다.The ground electrode may include a first ground electrode connected to the front of the first insulator, and a second ground electrode connected to the rear of the second insulator.
상기 제1 접지 전극, 상기 제1 절연체, 상기 구동 전극, 상기 제2 절연체 및 상기 제2 접지 전극은, 동일 직경을 가지는 원통으로 형성될 수 있다.The first ground electrode, the first insulator, the driving electrode, the second insulator, and the second ground electrode may be formed in a cylinder having the same diameter.
상기 제1 절연체, 상기 구동 전극 및 상기 제2 절연체는 동일 직경을 가지는 원통으로 형성될 수 있다.The first insulator, the driving electrode and the second insulator may be formed in a cylinder having the same diameter.
상기 제1 접지 전극은, 상기 제1 절연체보다 작은 직경을 가진 균일 직경부, 및 상기 균일 직경부와 상기 제1 절연체의 전단을 연결하며 오염 물질의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 확대되는 가변 직경부를 포함할 수 있다.The first ground electrode may include a uniform diameter portion having a smaller diameter than the first insulator, and a variable diameter connecting the uniform diameter portion to the front end of the first insulator and gradually expanding in diameter along a flow direction of the pollutant. It may include wealth.
상기 제2 접지 전극은, 상기 제2 절연체의 후단을 연결하며 오염 물질의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 축소되는 가변 직경부, 및 상기 가변 직경부에 연결되고 상기 제2 절연체보다 작은 직경을 가진 균일 직경부를 포함할 수 있다.The second ground electrode has a variable diameter portion connecting the rear end of the second insulator and gradually decreasing in diameter along the flow direction of the pollutant, and having a diameter connected to the variable diameter portion and smaller than the second insulator. It may include a uniform diameter portion.
상기 제1 접지 전극, 상기 제1 절연체, 상기 구동 전극 및 상기 제2 절연체는, 동일 직경을 가지는 원통으로 형성될 수 있다.The first ground electrode, the first insulator, the driving electrode, and the second insulator may be formed in a cylinder having the same diameter.
상기 제2 접지 전극은, 상기 제2 절연체의 후단을 연결하며 오염 물질의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 축소되는 가변 직경부, 및 상기 가변 직경부에 연결되고 상기 제2 절연체보다 작은 직경을 가진 균일 직경부를 포함할 수 있다.The second ground electrode has a variable diameter portion connecting the rear end of the second insulator and gradually decreasing in diameter along the flow direction of the pollutant, and having a diameter connected to the variable diameter portion and smaller than the second insulator. It may include a uniform diameter portion.
상기 제2 접지 전극은, 상기 제2 절연체의 후단에 고정되고 상기 상기 제2 절연체와 동일 직경으로 형성되는 대경부, 및 상기 대경부에 연결되어 상기 대경부보다 작은 직경을 가진 소경부를 포함할 수 있다.The second ground electrode may include a large diameter part fixed to a rear end of the second insulator and formed to have the same diameter as the second insulator, and a small diameter part connected to the large diameter part and having a smaller diameter than the large diameter part. have.
상기 제2 접지 전극은, 오염 물질의 흐름 방향에 수직 방향으로 형성되어 상기 대경부와 상기 소경부를 연결하는 측벽부를 더 포함할 수 있다.The second ground electrode may further include a sidewall portion formed in a direction perpendicular to the flow direction of the pollutant and connecting the large diameter portion and the small diameter portion.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 전극에 무선 주파수의 전압을 인가하므로 방전이 아크로 전이되는 것을 방지하는 효과가 있다. 유전체를 사용하지 않으므로 온실 가스로부터 분해된 가스에 의하여 유전체가 식각되는 문제를 제거하는 효과가 있다. 또한 구동 전극을 원통으로 형성하므로 구동 전극에 균일한 전압이 인가될 수 있고, 이로 인하여, 플라즈마 생성 공간의 내부에서 플라즈마가 균일하게 생성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, since the voltage of the radio frequency is applied to the driving electrode, there is an effect of preventing the discharge from transition to the arc. Since the dielectric is not used, there is an effect of eliminating the problem of the dielectric being etched by the gas decomposed from the greenhouse gas. In addition, since the driving electrode is formed in a cylinder, a uniform voltage can be applied to the driving electrode, whereby the plasma can be generated uniformly in the plasma generating space.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 포함하는 저압 공정 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 플라즈마 반응기의 구동 전극에 인가되는 구동 전압의 파형을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 사시도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 사시도이다.
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 자른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 사시도이다.
도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 자른 플라즈마 반응기의 단면도이다.1 is a block diagram of a low pressure process system including a plasma reactor according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a plasma reactor according to a first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the plasma reactor taken along the line II-II of FIG. 2.
4 is a graph showing waveforms of driving voltages applied to driving electrodes of the plasma reactor shown in FIG. 2.
5 is a perspective view of a plasma reactor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the plasma reactor taken along the line VI-VI of FIG. 5.
7 is a perspective view of a plasma reactor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the plasma reactor taken along the line VII-VII of FIG. 7.
9 is a perspective view of a plasma reactor according to a fourth embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of the plasma reactor taken along the line VII-VII of FIG. 9.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기(300)를 포함하는 저압 공정 시스템(100)의 구성도이다.1 is a block diagram of a low
도 1을 참고하면, 일 실시예의 저압 공정 시스템(100)은 식각, 증착, 세정, 애싱, 및 질화처리 등이 진행되는 공정 챔버(10), 공정 챔버(10)의 후단에 설치되어 공정 챔버(10)의 공정 가스를 배기시키는 진공 펌프(20), 및 공정 챔버(10)와 진공 펌프(20) 사이에 위치하는 플라즈마 반응기(300)를 포함한다. 플라즈마 반응기(300)는 두 개의 이음관(11)을 통해 공정 챔버(10) 및 진공 펌프(20)에 각각 연결된다.Referring to FIG. 1, a low
일 실시예의 플라즈마 반응기(300)는 진공 펌프(20)의 전방에 설치되며, 그 내부는 공정 챔버(10)와 같은 저압 상태를 유지한다. 여기서, 저압은 대략 0.01Torr 내지 10Torr의 범위에 속하는 압력을 의미하나, 이 범위로 한정되지 않는다.The
플라즈마 반응기(300)의 전방에는 플라즈마 반응기(300)로 반응 가스를 주입하는 반응 가스 주입구가 위치한다. 예를 들면, 반응 가스(A, B, C)는 O2, H2, 및 H2O 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 반응 가스를 이송하는 케리어 가스로서 Ar이 사용될 수 있다.A reaction gas inlet for injecting a reaction gas into the
플라즈마 반응기(300)는 그 내부에 저압 고온의 플라즈마를 생성하여 공정 챔버(10)에서 배출되는 오염 물질(불소계 가스, 유기금속 화합물, 금속산화물 또는 금속질화물 등의 입자상 물질 등)을 분해한다.The
분해된 성분들은 반응 가스와 화학 결합하여 무해한 원소로 변한다. 플라즈마는 반응 종들(reactive species)과 고에너지 전자들을 풍부하게 함유하고 있으므로 오염 물질의 분해된 성분들과 반응 가스간 화학 반응을 촉진시킨다.The decomposed components chemically combine with the reactant gas to turn harmless elements. Plasma contains abundant reactive species and high-energy electrons to promote chemical reactions between the degraded components of the pollutant and the reactant gas.
다음에 설명하는 플라즈마 반응기(310, 320, 330, 340)는 무선 주파수(RF, radio frequency) 플라즈마 방식으로 플라즈마를 발생시키는 전극 구조를 포함하고, 무선 주파수(RF) 전원부를 포함한다.The
무선 주파수 플라즈마 방식은 용량성 결합 플라즈마(capacitively coupled plasma) 방식에 비하여 유전체를 사용하지 않으므로 온실 가스로부터 분해된 가스에 의하여 유전체가 식각되는 문제를 해결할 수 있다.Since the radio frequency plasma method does not use a dielectric as compared to a capacitively coupled plasma method, the dielectric is etched by a gas decomposed from a greenhouse gas.
또한, 무선 주파수 플라즈마 방식은 코일 형상의 구동 전극을 사용하는 유도성 결합 플라즈마(inductively coupled plasma) 방식에 비하여 구동 전극에 균일한 전압을 인가하므로 플라즈마 생성 공간 내부에서 플라즈마를 균일하게 생성할 수 있다.In addition, since the radio frequency plasma method applies a uniform voltage to the driving electrode as compared to the inductively coupled plasma method using the coil-shaped driving electrode, the plasma may be uniformly generated in the plasma generation space.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기(310)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 자른 플라즈마 반응기(310)의 단면도이다.2 is a perspective view of the
도 2와 도 3을 참고하면, 제1 실시예의 플라즈마 반응기(310)는 내부에 플라즈마 생성 공간을 형성하는 제1 절연체(31)와 제2 절연체(32), 제1 절연체(31)에 연결되는 제1 접지 전극(41), 제2 절연체(32)에 연결되는 제2 접지 전극(42), 및 제1, 제2 절연체(31, 32) 사이에 연결되는 구동 전극(50)을 포함한다.2 and 3, the
제1, 제2 접지 전극(41, 42) 및 구동 전극(50)은 제1, 제2 절연체(31, 32)와 함께 내부에 플라즈마 생성 공간을 형성한다. 구동 전극(50)은 무선 주파수 전원부(60)에 연결되어, 무선 주파수 전원부(60)로부터 플라즈마 방전에 필요한 구동 전압을 인가 받는다.The first and
제1 접지 전극(41), 제1 절연체(31), 구동 전극(50), 제2 절연체(32) 및 제2 접지 전극(42)은 오염 물질의 흐름 방향(도 2 및 도 3에서, 플라즈마 반응기의 가로 방향)으로 배치되고, 기본적으로 직경(예를 들면, 동일 직경)을 지닌 원통으로 형성된다. 이때 제1 접지 전극(41)과 제1 절연체(31) 및 제2 절연체(32)와 제2 접지 전극(42)은 구동 전극(50)을 기준으로 좌우 대칭을 이룬다.The
제1 절연체(31)는 오염 물질의 흐름 방향에서 구동 전극(50)의 전단에 연결되어 구동 전극(50)의 전방을 절연한다. 제2 절연체(32)는 오염 물질의 흐름 방향에서 구동 전극(50)의 후단에 연결되어 구동 전극(50)의 후방을 절연한다.The
제1 접지 전극(41)은 오염 물질의 흐름 방향을 따라 균일 직경으로 형성되고, 제1 절연체(31)와 동일 직경으로 형성될 수 있다. 제1 접지 전극(41)의 후단은 제1 절연체(31)의 전단에 고정된다.The
제2 접지 전극(42)은 오염 물질의 흐름 방향을 따라 균일 직경으로 형성되고, 제2 절연체(32)와 동일 직경으로 형성될 수 있다. 제2 접지 전극(42)의 전단은 제2 절연체(32)의 후단에 고정된다.The
제1, 제2 접지 전극(41, 42)은 스테인리스강 등의 금속으로 제조될 수 있다. 제1 접지 전극(41)은 공정 챔버(10)와 제1 절연체(31)를 연결하는 이음관을 형성할 수도 있고, 제2 접지 전극(42)은 제2 절연체(32)와 진공 펌프(20)를 연결하는 이음관을 형성할 수도 있다.The first and
제1 접지 전극(41), 제1 절연체(31), 구동 전극(50), 제2 절연체(32) 및 제2 접지 전극(42)은 한 방향으로 이어지는 원통으로 형성되어 공정 챔버(10)와 진공 펌프(20)를 연결시킨다.The
제1 실시예의 플라즈마 반응기(310)는 반도체/박막 디스플레이/태양 전지 등의 제조 라인에 이미 설치된 공정 챔버(10)와 진공 펌프(20) 사이의 진공 파이프라인에 용이하게 설치될 수 있다.The
구동 전극(50)은 원통(또는 고리)으로 형성되어 제1, 제2 절연체(31, 32) 사이에 배치되므로 제1, 제2 접지 전극(41, 42)과 전기적으로 절연되면서, 오염 물질의 흐름 방향을 따라 구동 전극(50)의 전체 범위에서 균일한 전압을 인가 받을 수 있다.The driving
따라서 플라즈마 생성 공간의 내부에서 플라즈마가 균일하게 생성될 수 있다. 플라즈마 생성 공간은 제1, 제2 절연체(31, 32) 및 이 사이에 배치되는 구동 전극(50)과 제1, 제2 접지 전극(41, 42)의 내부 공간들을 연결하는 구조로 형성된다.Therefore, the plasma may be uniformly generated in the plasma generation space. The plasma generating space is formed to connect the first and
구동 전극(50)은 무선 주파수 전원부(60)에 연결되어, 수MHz 내지 수백 MHz(예를 들어 1MHz 내지 999MHz) 주파수의 고전압을 인가 받는다.The driving
도 4는 도 2에 도시한 플라즈마 반응기(310)의 구동 전극(50)에 인가되는 구동 전압의 파형을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing waveforms of driving voltages applied to the driving
도 4를 참고하면, 구동 전극(50)에 인가되는 구동 전압(Vs)은 1MHz 내지 999MHz 주파수의 고전압으로서, 운전 전압은 양의 값(1/2Vs)과 음의 값(-1/2Vs)이 주기적으로 변하는 형태를 나타낸다. 도 4에서는 사각 파형을 예로 들어 도시하였으나, 삼각 파형 및 싸인 파형 등 다양한 파형이 적용될 수 있다.Referring to FIG. 4, the driving voltage Vs applied to the driving
다시 도 2 및 도 3을 참고하면, 구동 전극(50)에 구동 전압을 인가하면 구동 전극(50)과 제1 접지 전극(41)의 전압 차 및 구동 전극(50)과 제2 접지 전극(42)의 전압 차에 의해 플라즈마 반응기(310) 내부에 플라즈마 방전이 유도된다. 방전은 운전 전압이 내부 기체의 항복 전압보다 높을 때 발생한다. 따라서 방전은 공정 챔버(10)에서 발생되어 플라즈마 반응기(310)의 내부로 유입되는 오염 물질을 제거한다.2 and 3, when a driving voltage is applied to the driving
제1 실시예의 플라즈마 반응기(310)는 무선 주파수의 구동 전압을 사용하므로 용량성 결합 플라즈마 방식과 같은 벽전하를 형성하지 않으면서 전류 상승에 따라 방전이 아크로 전이되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 플라즈마 반응기(310)는 구동 전극(50)에 유전체를 구비되지 않으므로 온실 가스에 포함된 오염 물질을 제거할 때, 온실 가스로부터 분해된 가스에 의하여 유전체가 손상되는 문제점을 방지할 수 있다.Since the
제1 실시예의 플라즈마 반응기(310)는 무선 주파수 플라즈마 방식을 사용하고 구동 전극(50)을 원통으로 형성하므로 유도성 결합 플라즈마 방식과 같은 코일 형상의 구동 전극을 사용하지 않으므로 구동 전극(50)을 통하여 균일한 전압을 인가하고, 이로 인하여 플라즈마 생성 공간 내부에 플라즈마를 균일하게 생성할 수 있다.Since the
이하에서 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하며, 제1 실시예 및 기 설명된 실시예와 비교하여 동일한 구성에 대한 설명을 생략하고, 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described, and a description of the same configuration will be omitted, and different configurations will be described in comparison with the first embodiment and the previously described embodiment.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응기(320)의 사시도이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 자른 플라즈마 반응기(320)의 단면도이다.FIG. 5 is a perspective view of the
도 5 및 도 6을 참고하면, 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응기(320)는 제1, 제2 접지 전극(241, 242)에 가변 직경부를 가진다. 제1, 제2 접지 전극(241, 242)은 구동 전극(50)을 기준으로 좌우 대칭 구조를 이룬다. 따라서 제1 절연체(31), 구동 전극(50) 및 제2 절연체(32)는 직경(예를 들면, 동일 직경)을 지닌 원통으로 형성된다.5 and 6, the
제1 접지 전극(241)은 오염 물질의 흐름 방향(도 5 및 도 6에서, 플라즈마 반응기의 가로 방향)을 따라 균일 직경을 가지는 균일 직경부(411), 및 오염 물질의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 확대되는 가변 직경부(412)를 포함한다. 균일 직경부(411)는 제1 절연체(31)의 직경보다 작다. 가변 직경부(412)의 전단은 균일 직경부(411)에 연결되고 가변 직경부(412)의 후단은 제1 절연체(31)의 전단에 연결된다.The
제2 접지 전극(242)은 오염 물질의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 축소되는 가변 직경부(422), 및 오염 물질의 흐름 방향을 따다 균일 직경을 가지는 균일 직경부(421)를 포함한다. 균일 직경부(421)는 제2 절연체(32)의 직경보다 작다. 가변 직경부(422)의 전단은 제2 절연체(32)의 후단에 연결되고, 가변 직경부(422)의 후단은 균일 직경부(421)에 연결된다.The
구동 전극(50)에 무선 주파수 구동 전압을 인가하면 구동 전극(50)과 제1 접지 전극(241)의 전압 차, 및 구동 전극(50)과 제2 접지 전극(242)의 전압 차에 의해 플라즈마 반응기(310) 내부에 플라즈마 방전이 유도된다. 따라서 방전은 아크(arc)로 전이되지 않고 글로우(glow) 영역에 머물면서 공정 챔버(10)에서 발생된 오염 물질을 제거한다.When a radio frequency driving voltage is applied to the driving
이 과정에서 제1, 제2 접지 전극(241, 242)의 가변 직경부(412, 422)는 구동 전극(50)과의 전압 차에 의해 플라즈마 방전이 유도될 때 방전 패스를 단축한다. 즉 제1, 제2 접지 전극(241, 242)의 가변 직경부(412, 422)와 구동 전극(50) 사이에서 유사 대향 방전이 유발된다.In this process, the
유사 대향 방전은 제1 실시예에서 제1, 제2 접지 전극(41, 42)과 구동 전극(50) 사이에서 면 방전이 유발되는 것과 대비된다. 따라서 제2 실시예는 동일한 소비 전력에서 제1 실시예 보다 강한 플라즈마 방전을 생성하므로 플라즈마 방전 효율을 높일 수 있다. 플라즈마 방전 효율은 오염 물질의 처리 효율로 이어진다The counter opposed discharge is contrasted with that in which the surface discharge is caused between the first and
제1, 제2 실시예의 플라즈마 반응기(310, 320)는 구동 전극(50)을 중심으로 좌우 대칭 구조를 형성하며, 이하에서 설명되는 제3, 제4 실시예의 플라즈마 반응기(330, 340)는 구동 전극(50)을 중심으로 좌우 비대칭 구조를 형성한다.The
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기(330)의 사시도이고, 도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 자른 플라즈마 반응기(330)의 단면도이다.FIG. 7 is a perspective view of the
도 7 및 도 8을 참조하면, 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기(330)는 제2 접지 전극(242)에 가변 직경부를 가진다. 제1, 제2 접지 전극(41, 242)은 구동 전극(50)을 기준으로 좌우 비대칭 구조를 이룬다. 따라서 제1 접지 전극(41), 제1 절연체(31), 구동 전극(50) 및 제2 절연체(32)는 직경(예를 들면, 동일 직경)을 지닌 원통으로 형성된다.7 and 8, the
제1 실시예에서와 같이, 제1 접지 전극(41)은 오염 물질의 흐름 방향을 따라 균일 직경으로 형성되고, 제1 절연체(31)와 동일 직경으로 형성될 수 있다. 제1 접지 전극(41)의 후단은 제1 절연체(31)의 전단에 고정된다.As in the first embodiment, the
제2 실시예에서와 같이, 제2 접지 전극(242)은 오염 물질의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 축소되는 가변 직경부(422), 및 오염 물질의 흐름 방향을 따다 균일 직경을 가지는 균일 직경부(421)를 포함한다. 균일 직경부(421)는 제2 절연체(32)의 직경보다 작다. 가변 직경부(422)의 전단은 제2 절연체(32)의 후단에 연결되고, 가변 직경부(422)의 후단은 균일 직경부(421)에 연결된다. 즉 제2 접지 전극(242)은 오염 물질의 배출을 제한한다.As in the second embodiment, the
플라즈마 방전이 유도되는 과정에서 제1 접지 전극(41)은 원통으로 형성되므로 오염 물질의 유입을 용이하게 하고, 제2 접지 전극(242)은 배출을 제한하며, 가변 직경부(422)는 구동 전극(50)과의 전압 차에 의해 플라즈마 방전이 유도될 때 방전 패스를 단축한다. 즉 제2 접지 전극(242)의 가변 직경부(422)와 구동 전극(50) 사이에서 유사 대향 방전이 유발된다.In the process of inducing plasma discharge, the
따라서 제3 실시예는 제1 접지 전극(41)으로 오염 물질의 유입을 용이하게 하고, 제2 접지 전극(242)으로 오염 물질의 유출을 제한하면서, 가변 직경부(422)로 유사 대향 방전을 유발할 수 있다.Accordingly, the third embodiment facilitates the inflow of contaminants into the
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기(340)의 사시도이고, 도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ 선을 따라 자른 플라즈마 반응기(340)의 단면도이다.FIG. 9 is a perspective view of the
도 9 및 도 10을 참조하면, 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기(340)는 제2 접지 전극(442)에 직경을 2가지 크기로 설정한다. 제1, 제2 접지 전극(41, 442)은 구동 전극(50)을 기준으로 좌우 비대칭 구조를 이룬다.9 and 10, the
제1 실시예에서와 같이, 제1 접지 전극(41)은 오염 물질의 흐름 방향을 따라 균일 직경으로 형성되고, 제1 절연체(31)와 동일 직경으로 형성될 수 있다. 제1 접지 전극(41)의 후단은 제1 절연체(31)의 전단에 고정된다.As in the first embodiment, the
제2 접지 전극(442)은 오염 물질의 흐름 방향을 따라 서로 다른 직경으로 형성되는 대경부(423), 및 대경부(423)보다 작은 소경부(424)를 포함한다. 대경부(423)와 소경부(424)는 오염 물질의 흐름 방향에 수직 방향으로 형성되는 측벽부(425)로 연결된다.The
대경부(423)의 전단은 제2 절연체(32)의 후단에 연결되고, 대경부(423)의 후단은 소경부(424)에 연결된다. 실질적으로 대경부(423)와 소경부(424)는 측벽부(425)로 연결된다, 즉 제2 접지 전극(442)은 오염 물질의 배출을 제한한다.The front end of the
플라즈마 방전이 유도되는 과정에서 제1 접지 전극(41)은 원통으로 형성되어 오염 물질의 유입을 용이하게 하고, 제2 접지 전극(442)은 배출을 제한하면서, 측벽부(425)는 구동 전극(50)과의 전압 차에 의해 플라즈마 방전이 유도될 때 방전 패스를 단축한다. 즉 제2 접지 전극(442)의 측벽부(425)와 구동 전극(50) 사이에서 유사 대향 방전이 유발된다.In the process of inducing plasma discharge, the
따라서 제4 실시예는 제1 접지 전극(41)으로 오염 물질의 유입을 용이하게 하고, 제2 접지 전극(442)으로 오염 물질의 유출을 제한하면서, 측벽부(425)로 유사 대향 방전을 유발할 수 있다.Therefore, the fourth embodiment facilitates the inflow of contaminants into the
이상의 제1 내지 제4 실시예의 플라즈마 반응기(310, 320, 330, 340)는 공통적으로 제1, 제2 절연체체, 제1, 제2 절연체의 일단에 연결되는 제1, 제2 접지 전극, 및 제1, 제2 절연체 사이에 구비되는 무선 주파수의 구동 전압을 인가 받는 구동 전극을 포함한다.The
따라서 구동 전극에 무선 주파수의 전압을 인가하므로 방전이 아크로 전이되는 것이 방지된다. 유전체를 사용하지 않으므로 온실 가스로부터 분해된 가스에 의하여 유전체가 식각되는 문제가 제거된다. 또한 구동 전극을 원통으로 형성하므로 구동 전극에 균일한 전압이 인가되고, 플라즈마 생성 공간의 내부에서 플라즈마가 균일하게 생성된다.Therefore, since the voltage of the radio frequency is applied to the drive electrode, the discharge is prevented from being transferred to the arc. Since the dielectric is not used, the problem of etching the dielectric by the gas decomposed from the greenhouse gas is eliminated. In addition, since the driving electrode is formed in a cylinder, a uniform voltage is applied to the driving electrode, and the plasma is uniformly generated in the plasma generating space.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.
10: 공정 챔버 11: 이음관
20 : 진공 펌프 31, 32 : 제1, 제2 절연체
41, 241 : 제1 접지 전극 42, 242, 442 : 제2 접지 전극
50 : 구동 전극 60 : 무선 주파수 전원부
100 : 저압 공정 시스템 300, 310, 320, 330, 340 : 플라즈마 반응기
411, 421 : 균일 직경부 412, 422 : 가변 직경부
423 : 대경부 424 : 소경부
425 : 측벽부10: process chamber 11: fitting pipe
20:
41, 241:
50: drive electrode 60: radio frequency power supply
100: low
411, 421:
423: large neck 424: small neck
425: side wall
Claims (11)
내부에 플라즈마 생성 공간을 형성하는 절연체;
상기 절연체의 일단에 연결되는 접지 전극; 및
상기 절연체의 다른 일단에 연결되고 무선 주파수(RF) 전원부로부터 무선 주파수의 구동 전압을 인가받는 구동 전극
을 포함하며,
상기 구동 전극의 내면은,
상기 플라즈마 생성 공간을 더 형성하고 상기 플라즈마 생성 공간에 노출되는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
A plasma reactor positioned between a process chamber and a vacuum pump to generate a low pressure plasma to remove contaminants discharged from the process chamber.
An insulator forming a plasma generation space therein;
A ground electrode connected to one end of the insulator; And
A driving electrode connected to the other end of the insulator and receiving a driving voltage of a radio frequency from a radio frequency (RF) power supply;
/ RTI >
The inner surface of the drive electrode,
Plasma reactor for removing the contaminants further formed in the plasma generating space and exposed to the plasma generating space.
상기 절연체는,
오염 물질의 흐름 방향에서 상기 구동 전극의 전방에 연결되는 제1 절연체, 및
상기 구동 전극의 후방에 연결되는 제2 절연체
를 포함하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
The method of claim 1,
The insulator
A first insulator connected to the front of the drive electrode in a flow direction of a pollutant, and
A second insulator connected to the rear of the driving electrode
Plasma reactor for removing contaminants.
상기 접지 전극은,
상기 제1 절연체의 전방에 연결되는 제1 접지 전극, 및
상기 제2 절연체의 후방에 연결되는 제2 접지 전극
을 포함하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
The method of claim 2,
The ground electrode,
A first ground electrode connected to the front of the first insulator, and
A second ground electrode connected to the rear of the second insulator
Plasma reactor for removing contaminants comprising a.
상기 제1 접지 전극, 상기 제1 절연체, 상기 구동 전극, 상기 제2 절연체 및 상기 제2 접지 전극은,
동일 직경을 가지는 원통으로 형성되는
오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
The method of claim 3,
The first ground electrode, the first insulator, the driving electrode, the second insulator and the second ground electrode,
Formed of cylinders with the same diameter
Plasma reactor for removing contaminants.
상기 제1 절연체, 상기 구동 전극 및 상기 제2 절연체는
동일 직경을 가지는 원통으로 형성되는
오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
The method of claim 3,
The first insulator, the driving electrode and the second insulator
Formed of cylinders with the same diameter
Plasma reactor for removing contaminants.
상기 제1 접지 전극은,
상기 제1 절연체보다 작은 직경을 가진 균일 직경부, 및
상기 균일 직경부와 상기 제1 절연체의 전단을 연결하며 오염 물질의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 확대되는 가변 직경부
를 포함하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
The method of claim 5,
The first ground electrode,
A uniform diameter portion having a smaller diameter than the first insulator, and
A variable diameter portion connecting the uniform diameter portion to the front end of the first insulator and gradually expanding in diameter along a flow direction of the pollutant;
Plasma reactor for removing contaminants.
상기 제2 접지 전극은,
상기 제2 절연체의 후단을 연결하며 오염 물질의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 축소되는 가변 직경부, 및
상기 가변 직경부에 연결되고 상기 제2 절연체보다 작은 직경을 가진 균일 직경부
를 포함하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
The method according to claim 6,
The second ground electrode,
A variable diameter portion connecting the rear end of the second insulator and gradually decreasing in diameter along the flow direction of the pollutant; and
Uniform diameter portion connected to the variable diameter portion and having a smaller diameter than the second insulator
Plasma reactor for removing contaminants.
상기 제1 접지 전극, 상기 제1 절연체, 상기 구동 전극 및 상기 제2 절연체는
동일 직경을 가지는 원통으로 형성되는
오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
The method of claim 3,
The first ground electrode, the first insulator, the driving electrode and the second insulator are
Formed of cylinders with the same diameter
Plasma reactor for removing contaminants.
상기 제2 접지 전극은,
상기 제2 절연체의 후단을 연결하며 오염 물질의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 축소되는 가변 직경부, 및
상기 가변 직경부에 연결되고 상기 제2 절연체보다 작은 직경을 가진 균일 직경부
를 포함하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
9. The method of claim 8,
The second ground electrode,
A variable diameter portion connecting the rear end of the second insulator and gradually decreasing in diameter along the flow direction of the pollutant; and
Uniform diameter portion connected to the variable diameter portion and having a smaller diameter than the second insulator
Plasma reactor for removing contaminants.
상기 제2 접지 전극은,
상기 제2 절연체의 후단에 고정되고 상기 상기 제2 절연체와 동일 직경으로 형성되는 대경부, 및
상기 대경부에 연결되어 상기 대경부보다 작은 직경을 가진 소경부
를 포함하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
9. The method of claim 8,
The second ground electrode,
A large diameter part fixed to a rear end of the second insulator and formed to have the same diameter as the second insulator, and
A small diameter portion connected to the large diameter portion and having a smaller diameter than the large diameter portion;
Plasma reactor for removing contaminants.
상기 제2 접지 전극은,
오염 물질의 흐름 방향에 수직 방향으로 형성되어 상기 대경부와 상기 소경부를 연결하는 측벽부
를 더 포함하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.The method of claim 10,
The second ground electrode,
A side wall portion which is formed perpendicular to the flow direction of the pollutant and connects the large diameter portion and the small diameter portion.
Plasma reactor for removing contaminants further comprising.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120030686A KR101299710B1 (en) | 2012-03-26 | 2012-03-26 | Plasma reactor for abatement of pollutions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120030686A KR101299710B1 (en) | 2012-03-26 | 2012-03-26 | Plasma reactor for abatement of pollutions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101299710B1 true KR101299710B1 (en) | 2013-08-26 |
Family
ID=49221168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120030686A KR101299710B1 (en) | 2012-03-26 | 2012-03-26 | Plasma reactor for abatement of pollutions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101299710B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101611955B1 (en) | 2014-04-28 | 2016-04-12 | 주식회사 클린팩터스 | Plasma reactor for purifying exhaust gas of the process facility |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04334543A (en) * | 1991-05-07 | 1992-11-20 | Masuhiro Kokoma | Method and apparatus for atmospheric in-pipe pressure glow plasma reaction |
KR101065013B1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-09-15 | 한국기계연구원 | Plasma reactor for abatement of hazardous material and driving method thereof |
-
2012
- 2012-03-26 KR KR1020120030686A patent/KR101299710B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04334543A (en) * | 1991-05-07 | 1992-11-20 | Masuhiro Kokoma | Method and apparatus for atmospheric in-pipe pressure glow plasma reaction |
KR101065013B1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-09-15 | 한국기계연구원 | Plasma reactor for abatement of hazardous material and driving method thereof |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101611955B1 (en) | 2014-04-28 | 2016-04-12 | 주식회사 클린팩터스 | Plasma reactor for purifying exhaust gas of the process facility |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2581925B1 (en) | Plasma reactor for removal of contaminants | |
KR101278682B1 (en) | Plasma reactor with non-uniform diameter for abatement of pollutions | |
US8852520B2 (en) | Plasma reactor for abating hazardous materials and driving method thereof | |
US6239553B1 (en) | RF plasma source for material processing | |
CN106062925B (en) | Hall effect enhanced capacitively coupled plasma source, abatement system and vacuum processing system | |
KR101541817B1 (en) | Plasma reactor for purifying exhaust gas of the process facility | |
KR101065013B1 (en) | Plasma reactor for abatement of hazardous material and driving method thereof | |
US9472381B2 (en) | Plasma reactor for abatement of hazardous material | |
KR101589624B1 (en) | Plasma reactor for eco-friendly processing | |
KR101611955B1 (en) | Plasma reactor for purifying exhaust gas of the process facility | |
US9211500B2 (en) | Plasma reactor for abating hazardous material | |
KR101299709B1 (en) | Plasma reactor for abatement of pollutions | |
KR101642129B1 (en) | Plasma reactor for eco_frindly processing | |
KR20130024028A (en) | Remote plasma device for the improvement of vacuum pump lifetime | |
KR101299710B1 (en) | Plasma reactor for abatement of pollutions | |
KR101980840B1 (en) | Low-pressure plasma reactor for the increase in abatement efficiency of pollutions | |
JP2004160338A (en) | Exhaust gas treatment device for semiconductor process | |
KR20170064293A (en) | Plasma reactor for abatement of pollutions | |
KR102538959B1 (en) | Plasma reactor for treating exhaust gas | |
KR100500427B1 (en) | Apparatus for Surface Treatment Using Atmospheric Pressure Plasma | |
WO2021134891A1 (en) | Ceramic air inlet radio frequency connection type cleaning device | |
KR200288939Y1 (en) | Apparatus for Surface Treatment Using Atmospheric Pressure Plasma | |
KR101607637B1 (en) | Plasma reactor for eco-friendly processing | |
KR20220014140A (en) | A reactor for plasma generator, plasma generator including the same, and processing apparatus including the plasma generator | |
KR101542896B1 (en) | Plasma reactor for eco-friendly processing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160608 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170621 Year of fee payment: 5 |