KR102589742B1 - Plasma generator for gas abatement - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기에 관한 것이다. 본 발명의 가스 저감(abatement)을 위한 플라즈마 발생기는 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기에 있어서, 플라즈마를 형성하기 위한 이온화 에너지를 제공하는 플라즈마 소스; 및 상기 이온화 에너지에 의해 형성된 제1 이온 가속방향과 상이한 방향의 제2 이온 가속방향을 형성하도록 에너지를 제공하는 하나 이상의 이온 가속 전극을 포함하는 이온 가속 수단을 포함하여 이온의 운동 궤적을 변화시킨다. 본 발명의 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기에 의하면 반응가스 이온의 운동 궤적을 변화시킴으로써 플라즈마 내에서 머무는 잔류 시간을 늘릴 수 있어 가스 분해율을 향상시킬 수 있다. 가스 분해율이 향상됨으로 동일한 전력 공급과 대비하여 플라즈마 방전 효율을 극대화할 수 있다. 또한 플라즈마가 방전된 후 분해된 이온의 재결합을 방지할 수 있어 플라즈마 상태를 지속적으로 유지하며 공급할 수 있다. 또한 별도의 점화전극이 없이 플라즈마 점화가 가능하다. The present invention relates to a plasma generator for gas abatement. A plasma generator for gas abatement of the present invention includes a plasma source that provides ionization energy to form plasma; and ion acceleration means including one or more ion acceleration electrodes that provide energy to form a second ion acceleration direction that is different from the first ion acceleration direction formed by the ionization energy to change the motion trajectory of the ions. According to the plasma generator for gas reduction of the present invention, the residence time within the plasma can be increased by changing the movement trajectory of the reaction gas ions, thereby improving the gas decomposition rate. As the gas decomposition rate is improved, plasma discharge efficiency can be maximized compared to the same power supply. In addition, after the plasma is discharged, recombination of decomposed ions can be prevented, allowing the plasma state to be continuously maintained and supplied. Additionally, plasma ignition is possible without a separate ignition electrode.

Description

가스 저감을 위한 플라즈마 발생기{PLASMA GENERATOR FOR GAS ABATEMENT}Plasma generator for gas reduction {PLASMA GENERATOR FOR GAS ABATEMENT}

본 발명은 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 이온의 분해 효율을 향상시키기 위한 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generator for gas reduction, and more specifically, to a plasma generator for gas reduction to improve the decomposition efficiency of gas ions.

플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각, 증착, 세정, 에싱 등 다양하게 사용되고 있다.Plasma discharge is used for gas excitation to generate active gases containing ions, free radicals, atoms, and molecules. Activated gases are widely used in various fields, and are typically used in a variety of semiconductor manufacturing processes, such as etching, deposition, cleaning, and ashing.

에칭 및 화학 진공 증착과 같은 반도체 프로세스들에서는 화학 반응 가스들이 프로세싱 동안에 사용되거나 프로세싱의 결과로서 생성될 수 있다. 특히 과불화탄소(PFCs:Perfluorocompounds)는 반도체/ 디스플레이 공정 중 플라즈마를 이용한 식각, 세정 과정에서 사용되는 기체로서, 반도체/ 디스플레이 시장의 확장과 함께 사용량도 꾸준히 증가되어 왔다. 반도체/ 디스플레이 공정에 사용되는 PFCs는 CF4, CHF3, C2F6, C3F8, C4F8, NF3, SF6 등을 들 수 있다. 이러한 과불화탄소는 지구 온난화가스의 대표적인 물질로 분류되어 있어, 과불화탄소가 프로세싱 후 챔버에서 100% 소진되지 않은 채 공기중으로 배출되는 경우 환경 규제의 대상이 된다. 그러므로 이러한 가스는 분해 후 공기중으로 배출하는 것이 바람직하다. In semiconductor processes such as etching and chemical vacuum deposition, chemically reactive gases may be used during or produced as a result of processing. In particular, perfluorocarbons (PFCs: Perfluorocompounds) are gases used in etching and cleaning processes using plasma during the semiconductor/display process, and their usage has steadily increased along with the expansion of the semiconductor/display market. PFCs used in semiconductor/display processes include CF4, CHF3, C2F6, C3F8, C4F8, NF3, and SF6. This perfluorocarbon is classified as a representative global warming gas, and is subject to environmental regulations if perfluorocarbon is discharged into the air without being 100% consumed in the chamber after processing. Therefore, it is desirable to discharge these gases into the air after decomposition.

또한 반도체 프로세스 공정 후 배출되는 화학 반응 가스는 그대로 배출되는 경우, 배기관의 부식 및 진공펌프를 손상시킴으로써 진공펌프의 수명을 단축시키는 요인으로 작용한다. In addition, if the chemical reaction gas discharged after the semiconductor process is discharged as is, it acts as a factor in shortening the lifespan of the vacuum pump by corroding the exhaust pipe and damaging the vacuum pump.

현재 반도체/디스플레이 공정에서 배출되는 PFCs를 처리하는 방법으로는 플라즈마, 화학 필터링, 촉매 반응, 열분해, 소각 등을 들 수 있다. 열과 액체를 이용하는 연소 및 습식 타입 스크러버(Burn&Wet type scrubber)는 반도체 분야에서 널리 사용 되고 있으나, 과불화탄소 분해를 위해 고온을 사용하는 경우, 또 다른 규제 대상인 NOX를 발생시키고, 이를 방지하기 위해 온도를 낮추게되면 과불화탄소 분해 효율이 낮아지는 단점을 가진다.Currently, methods for treating PFCs emitted from semiconductor/display processes include plasma, chemical filtering, catalytic reaction, thermal decomposition, and incineration. Burn&Wet type scrubbers that use heat and liquid are widely used in the semiconductor field, but when high temperatures are used to decompose perfluorocarbons, NOX, which is another subject of regulation, is generated, and the temperature must be lowered to prevent this. This has the disadvantage of lowering the perfluorocarbon decomposition efficiency.

플라즈마에 의한 PFCs처리 방법은 장비 크기가 작고, 설치가 간단하며, 운전변수 조절이 간편하다. PFCs 처리에 플라즈마를 이용하는 방식은 플라즈마 반응기의 설치위치에 따라 진공펌프 후단에 설치하는 상압 열플라즈마와 진공펌프 전단에 설치하는 저압 글로우 플라즈마로 나눌 수 있다. 상압 열플라즈마 방법은 온도가 수천도K 이상인 아크 방전을 이용하여 PFCs를 열분해 처리하는 방식으로, 국내 반도체 공정에 일부 채택되어 사용되고 있다. 그러나, 상압 처리방식은 열플라즈마의 높은 온도에 의해 분해율 면에서는 탁월한 장점을 갖지만, 단위 g당 소모되는 전력에 해당하는 에너지 효율 면에서는 다른 처리 방식에 비해 큰 약점을 지니고 있다. 이는 상압에서는 부피가 큰 플라즈마를 얻기 어려워 처리가스로 효율적인 열전달이 어렵고, 진공펌프에 사용되는 정화가스인 질소를 처리가스와 함께 분해하기 때문에 전력이 낭비된다. 반면, 저압 플라즈마 방식은 진공펌프 전단에서 PFCs를 분해/처리함으로써 정화 가스인 질소가열에 소모되는 에너지 낭비를 피할 수 있을 뿐 아니라, 부피가 큰 플라즈마를 손쉽게 얻을 수 있어 처리가스로의 효율적인 열전달이 가능한 장점을 갖는다. 또한, 저압 플라즈마 방식은 식각공정에서 발생하는 입자들 크기와 부산물의 화학종을 제어할 수 있어서 진공펌프 수명을 획기적으로 늘릴 수 있는 기능성도 가지고 있다.The PFCs treatment method using plasma requires small equipment size, simple installation, and easy control of operating variables. The method of using plasma to treat PFCs can be divided into normal pressure thermal plasma installed at the rear of the vacuum pump and low pressure glow plasma installed at the front of the vacuum pump, depending on the installation location of the plasma reactor. The atmospheric pressure thermal plasma method is a method of thermally decomposing PFCs using arc discharge at a temperature of several thousand degrees K or higher, and is partially adopted and used in domestic semiconductor processes. However, the normal pressure treatment method has an excellent advantage in terms of decomposition rate due to the high temperature of thermal plasma, but has a significant weakness compared to other treatment methods in terms of energy efficiency corresponding to the power consumed per unit g. This is because it is difficult to obtain a large volume of plasma at normal pressure, making it difficult to efficiently transfer heat to the processing gas, and power is wasted because nitrogen, a purifying gas used in the vacuum pump, is decomposed along with the processing gas. On the other hand, the low-pressure plasma method not only avoids wasting energy consumed in heating nitrogen, which is the purification gas, by decomposing/processing PFCs in front of the vacuum pump, but also has the advantage of enabling efficient heat transfer to the processing gas by easily obtaining large-volume plasma. has In addition, the low-pressure plasma method can control the size of particles and the chemical species of by-products generated in the etching process, so it has the ability to dramatically extend the lifespan of the vacuum pump.

본 발명의 목적은 플라즈마 발생기 내부에서 반응가스의 이온 궤적을 변화시켜 반응가스의 잔류시간을 증대하여 반응가스의 분해율을 향상시킬 수 있는 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기를 제공하는데 있다.The purpose of the present invention is to provide a plasma generator for gas reduction that can improve the decomposition rate of the reaction gas by increasing the residence time of the reaction gas by changing the ion trajectory of the reaction gas inside the plasma generator.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기에 관한 것이다. 본 발명의 가스 저감(abatement)을 위한 플라즈마 발생기는 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기에 있어서, 플라즈마를 형성하기 위한 이온화 에너지를 제공하는 플라즈마 소스; 및 상기 이온화 에너지에 의해 형성된 제1 이온 가속방향과 상이한 방향의 제2 이온 가속방향을 형성하도록 에너지를 제공하는 하나 이상의 이온 가속 전극을 포함하는 이온 가속 수단을 포함하여 이온의 운동 궤적을 변화시킨다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a plasma generator for gas reduction. A plasma generator for gas abatement of the present invention includes a plasma source that provides ionization energy to form plasma; and ion acceleration means including one or more ion acceleration electrodes that provide energy to form a second ion acceleration direction that is different from the first ion acceleration direction formed by the ionization energy to change the motion trajectory of the ions.

일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 소스는 환형의 플라즈마가 형성되는 토로이달 형상의 플라즈마 챔버; 상기 플라즈마 챔버의 일부가 통과하도록 장착되는 하나 이상의 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어에 커플링되는 일차권선을 갖는 파워 트랜스포머; 및 상기 일차권선에 전력을 공급하기 위한 전원 공급원을 포함한다. In one embodiment, the plasma source includes a toroidal-shaped plasma chamber in which annular plasma is formed; a power transformer having at least one ferrite core through which a portion of the plasma chamber passes and a primary winding coupled to the ferrite core; and a power source for supplying power to the primary winding.

일 실시예에 있어서, 상기 이온 가속 수단은 상기 플라즈마 내로 자기장을 형성하는 영구자석 또는 유도자석을 포함한다.In one embodiment, the ion acceleration means includes permanent or inductive magnets that create a magnetic field into the plasma.

일 실시예에 있어서, 상기 이온 가속 전극은 상기 페라이트 코어가 장착된 영역에 설치된다. In one embodiment, the ion accelerating electrode is installed in an area where the ferrite core is mounted.

본 발명의 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기에 의하면 반응가스 이온의 운동 궤적을 변화시킴으로써 플라즈마 내에서 머무는 잔류 시간을 늘릴 수 있어 가스 분해율을 향상시킬 수 있다. 가스 분해율이 향상됨으로 동일한 전력 공급과 대비하여 플라즈마 방전 효율을 극대화할 수 있다. 또한 플라즈마가 방전된 후 분해된 이온의 재결합을 방지할 수 있어 플라즈마 상태를 지속적으로 유지하며 공급할 수 있다. 또한 별도의 점화전극이 없이 플라즈마 점화가 가능하다. According to the plasma generator for gas reduction of the present invention, the residence time within the plasma can be increased by changing the movement trajectory of the reaction gas ions, thereby improving the gas decomposition rate. As the gas decomposition rate is improved, plasma discharge efficiency can be maximized compared to the same power supply. In addition, after the plasma is discharged, recombination of decomposed ions can be prevented, allowing the plasma state to be continuously maintained and supplied. Additionally, plasma ignition is possible without a separate ignition electrode.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 발생기의 개념을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 발생기가 프로세스 챔버에 설치된 상태를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 이온 가속 전극이 삽입된 플라즈마 발생기의 제1 실시예 및 이온 가속 전극에 의한 이온의 운동궤적을 도시한 도면이다.
도 4는 챔버 바디에 삽입된 이온 가속 전극을 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6은 이온 가속 전극으로 전력을 공급하기 위한 연결구조를 도시한 도면이다.
도 7은 이온 가속 전극의 구조부를 도시한 단면도이다.
도 8 내지 도 11은 이온 가속 전극의 변형 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 이온 가속 전극이 삽입된 플라즈마 발생기의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 이온 가속 전극이 삽입된 플라즈마 발생기의 제3 실시예를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 이온 가속 전극이 삽입된 플라즈마 발생기의 제4 실시예를 도시한 도면이다.
도 16은 도 15에 따른 이온 가속 전극의 변형 실시예를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 이온 가속 전극 및 영구자석이 장착된 플라즈마 발생기의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 18 및 19는 영구자석의 다양한 배치구조를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 이온 가속 전극 및 영구자석이 장착된 플라즈마 발생기의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 이온 가속 전극 및 유도자석이 장착된 플라즈마 발생기의 실시예를 도시한 도면이다.
도 23은 플라즈마 발생기에서 유도자석이 장착된 부분에서의 이온 운동궤적을 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명의 유도자석에 파워코일이 권선된 상태를 도시한 도면이다.
도 25는 본 발명의 이온 가속 전극 및 영구자석이 장착된 플라즈마 발생기의 제3 실시예를 도시한 도면이다.
도 26은 플라즈마 발생기의 냉각라인을 도시한 도면이다.
도 27은 도 25에 도시된 플라즈마 발생기의 분해 사시도이다.
도 28은 플라즈마 발생기의 정단면을 도시한 도면이다.
도 39는 플라즈마 발생기의 측단면을 도시한 도면이다.
도 30은 플라즈마 발생기의 튜브 방전관 단면도이다.
도 31은 영구자석이 설치된 플라즈마 발생기의 튜브 방전관을 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing the concept of a plasma generator according to the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram showing a state in which a plasma generator according to a preferred embodiment of the present invention is installed in a process chamber.
Figure 3 is a diagram showing a first embodiment of a plasma generator into which an ion accelerating electrode of the present invention is inserted and a movement trajectory of ions by the ion accelerating electrode.
Figure 4 is a perspective view showing an ion accelerating electrode inserted into the chamber body.
Figures 5 and 6 are diagrams showing a connection structure for supplying power to an ion accelerating electrode.
Figure 7 is a cross-sectional view showing the structure of an ion accelerating electrode.
8 to 11 are diagrams showing modified examples of ion accelerating electrodes.
Figure 12 is a diagram showing a second embodiment of the plasma generator into which the ion accelerating electrode of the present invention is inserted.
13 and 14 are diagrams showing a third embodiment of the plasma generator into which the ion accelerating electrode of the present invention is inserted.
Figure 15 is a diagram showing a fourth embodiment of the plasma generator into which the ion accelerating electrode of the present invention is inserted.
FIG. 16 is a diagram showing a modified example of the ion accelerating electrode according to FIG. 15.
Figure 17 is a diagram showing a first embodiment of a plasma generator equipped with an ion accelerating electrode and a permanent magnet of the present invention.
Figures 18 and 19 are diagrams showing various arrangement structures of permanent magnets.
Figure 20 is a diagram showing a second embodiment of a plasma generator equipped with an ion accelerating electrode and a permanent magnet of the present invention.
Figures 21 and 22 are diagrams showing an embodiment of a plasma generator equipped with an ion accelerating electrode and an induction magnet of the present invention.
Figure 23 is a diagram showing the ion movement trace in the part where the induction magnet is mounted in the plasma generator.
Figure 24 is a diagram showing a state in which a power coil is wound around the induction magnet of the present invention.
Figure 25 is a diagram showing a third embodiment of a plasma generator equipped with an ion accelerating electrode and a permanent magnet of the present invention.
Figure 26 is a diagram showing the cooling line of the plasma generator.
FIG. 27 is an exploded perspective view of the plasma generator shown in FIG. 25.
Figure 28 is a diagram showing a front cross-section of the plasma generator.
Figure 39 is a side cross-sectional view of the plasma generator.
Figure 30 is a cross-sectional view of the tube discharge tube of the plasma generator.
Figure 31 is a diagram showing a tube discharge tube of a plasma generator equipped with a permanent magnet.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This example is provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. Therefore, the shapes of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that the same configuration may be indicated by the same reference numeral in each drawing. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that are judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention are omitted.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 발생기의 개념을 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing the concept of a plasma generator according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 발생기는 플라즈마(118)를 발생하기 위한 이온화 에너지를 제공하는 플라즈마 소스를 포함한다. 플라즈마 소스로부터 제공된 이온화 에너지에 의해 제1 이온 가속방향(142)이 결정된다. 이때, 본 발명에 따른 이온 가속 수단은 플라즈마(118) 내에서 제1 이온 가속방향(142)과 상이한 방향으로 제2 이온 가속방향(144)을 형성한다. 그러므로 제1 및 제2 이온 가속방향(142, 144)에 의해 이온의 운동 궤적이 변화되며 매우 복잡한 경로로 회전가속(146)이 이루어진다. 회전가속(146)에 의해 플라즈마(118) 내의 이온의 체류시간이 증대되어 이온 분해율이 높아진다. Referring to FIG. 1, a plasma generator according to the present invention includes a plasma source that provides ionization energy to generate plasma 118. The first ion acceleration direction 142 is determined by the ionization energy provided from the plasma source. At this time, the ion acceleration means according to the present invention forms a second ion acceleration direction 144 within the plasma 118 in a direction different from the first ion acceleration direction 142. Therefore, the movement trajectory of the ions changes depending on the first and second ion acceleration directions 142 and 144, and rotational acceleration 146 occurs in a very complex path. The rotational acceleration 146 increases the residence time of ions in the plasma 118, thereby increasing the ion decomposition rate.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 발생기가 프로세스 챔버에 설치된 상태를 도시한 개념도이다. Figure 2 is a conceptual diagram showing a state in which a plasma generator according to a preferred embodiment of the present invention is installed in a process chamber.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 발생기(600)는 이온화 에너지를 제공하는 플라즈마 소스와 이온 가속 수단을 포함한다. 공정챔버(195)의 상부에는 활성가스를 생성하여 공정챔버(195)로 공급하기 위한 원격 플라즈마 발생기(50)를 더 구비할 수 있다. 원격 플라즈마 발생기(50)에서 이온 가속 수단에 의해 가속된 활성가스는 어뎁터(190)를 통해 연결된 공정챔버(195)로 공급된다. 공정챔버(195)는 피처리 기판(197)이 놓이는 서셉터(196)가 구비되며, 공정챔버(195)에 형성된 배기구에는 배기펌프(198)이 연결된다. 특히, 본 발명에 따른 플라즈마 발생기(100)는 공정챔버(195)의 배기구(199)와 배기펌프(198) 사이에 설치되어, 프로세스 챔버(195)에서 배출되는 배기가스를 분해하여 배출한다. Referring to FIG. 2, the plasma generator 600 according to the present invention includes a plasma source that provides ionization energy and an ion acceleration means. A remote plasma generator 50 may be further installed on the upper part of the process chamber 195 to generate active gas and supply it to the process chamber 195. The activated gas accelerated by the ion acceleration means in the remote plasma generator 50 is supplied to the process chamber 195 connected through the adapter 190. The process chamber 195 is equipped with a susceptor 196 on which the substrate to be processed 197 is placed, and an exhaust pump 198 is connected to an exhaust port formed in the process chamber 195. In particular, the plasma generator 100 according to the present invention is installed between the exhaust port 199 and the exhaust pump 198 of the process chamber 195, and decomposes and discharges the exhaust gas discharged from the process chamber 195.

도 3은 본 발명의 이온 가속 전극이 삽입된 플라즈마 발생기의 제1 실시예 및 이온 가속 전극에 의한 이온의 운동궤적을 도시한 도면이고, 도 4는 챔버 바디에 삽입된 이온 가속 전극을 도시한 사시도이다.Figure 3 is a diagram showing the first embodiment of the plasma generator into which the ion accelerating electrode of the present invention is inserted and the movement trace of ions by the ion accelerating electrode, and Figure 4 is a perspective view showing the ion accelerating electrode inserted into the chamber body. am.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 발생기(100)는 이온화 에너지를 제공하는 플라즈마 소스와 이온 가속 수단을 포함한다. 플라즈마 소스는 플라즈마 챔버(110) 내에서 플라즈마(118)가 발생되도록 이온화 에너지를 플라즈마 챔버(110) 내로 제공한다. 플라즈마 소스는 용량 결합 플라즈마(Capacitive Coupled Plasma), 유도 결합 플라즈마(Inductive Coupled Plasma) 또는 변압기 결합 플라즈마(Transfer Coupled Plasma) 중 어느 하나로 형성된다. 플라즈마 발생기(100)는 플라즈마 챔버(110)와 파워 트랜스포머(120)로 구성된다. 플라즈마 챔버(110)는 환형의 플라즈마(118)가 내부에 형성되는 토로이달 형상의 챔버 바디(112)를 포함한다. 챔버 바디(112)에는 플라즈마를 점화하기 위하여 초기 이온화를 위한 점화전극부(미도시)가 구비될 수 있다. 플라즈마 챔버(110)의 상부에는 공정챔버(195)와 연결되어 배기가스를 공급받기 위한 가스 주입구(114)가 구비되고, 하부에는 플라즈마 챔버(110)에서 분해된 가스를 배출하기 위한 가스 배출구(116)가 구비된다. 플라즈마 챔버(110)의 재질은 알루미늄과 같은 도체로 형성되거나 석영으로 형성된다. 플라즈마 챔버(110)에는 플라즈마 챔버(110)가 과열되는 것을 방지하기 위한 냉각채널(미도시)이 형성된다. Referring to FIG. 3, the plasma generator 100 according to the present invention includes a plasma source that provides ionization energy and an ion acceleration means. The plasma source provides ionization energy into the plasma chamber 110 to generate plasma 118 within the plasma chamber 110. The plasma source is formed from one of capacitive coupled plasma, inductive coupled plasma, or transformer coupled plasma. The plasma generator 100 consists of a plasma chamber 110 and a power transformer 120. The plasma chamber 110 includes a toroidal-shaped chamber body 112 in which annular plasma 118 is formed. The chamber body 112 may be provided with an ignition electrode unit (not shown) for initial ionization to ignite plasma. The upper part of the plasma chamber 110 is connected to the process chamber 195 and is provided with a gas inlet 114 for receiving exhaust gas, and the lower part is provided with a gas outlet 116 for discharging the gas decomposed in the plasma chamber 110. ) is provided. The material of the plasma chamber 110 is made of a conductor such as aluminum or quartz. A cooling channel (not shown) is formed in the plasma chamber 110 to prevent the plasma chamber 110 from overheating.

파워 트랜스포머(120)는 페라이트 코어(122)와 일차권선(124)을 포함한다. 하나 이상의 페라이트 코어(122)는 플라즈마 챔버(110)의 일부가 통과하도록 장착되고, 일차권선(124)이 페라이트 코어(122)에 커플링되며 전원 공급원(102)에 연결된다. 플라즈마 챔버(110) 내에 발생된 플라즈마(118)는 파워 트랜스포머(120)의 이차측을 형성한다.The power transformer 120 includes a ferrite core 122 and a primary winding 124. One or more ferrite cores 122 are mounted such that a portion of the plasma chamber 110 passes therethrough, and a primary winding 124 is coupled to the ferrite core 122 and connected to a power supply 102. The plasma 118 generated within the plasma chamber 110 forms the secondary side of the power transformer 120.

이온 가속 수단은 플라즈마 챔버(110) 내의 이온을 가속하기 위하여 챔버 바디(112) 내로 에너지를 제공한다. 플라즈마 소스로부터 제공되는 이온화 에너지에 의해 챔버 바디(110) 내에는 환형의 제1 이온 가속방향(142)이 형성된다. 이때, 이온 가속 수단으로부터 제공되는 에너지에 의해 제2 이온 가속방향(144)이 형성된다. 이때, 제1 이온 가속방향(142)과 제2 이온 가속방향(144)은 서로 상이한 방향으로 형성된다. 다시 말해, 제2 이온 가속방향(144)은 제1 이온 가속방향(142)과 소정의 각(θ> 0ㅀ)을 갖도록 형성된다. 본 발명에서는 제1 이온 가속방향(142)과 제2 이온 가속방향(144)이 서로 수직이므로 이온이 회전되며 이온 가속 경로가 매우 복잡해진다. The ion acceleration means provides energy into the chamber body 112 to accelerate ions within the plasma chamber 110. An annular first ion acceleration direction 142 is formed within the chamber body 110 by ionization energy provided from the plasma source. At this time, the second ion acceleration direction 144 is formed by energy provided from the ion acceleration means. At this time, the first ion acceleration direction 142 and the second ion acceleration direction 144 are formed in different directions. In other words, the second ion acceleration direction 144 is formed to have a predetermined angle (θ > 0ㅀ) with the first ion acceleration direction 142. In the present invention, since the first ion acceleration direction 142 and the second ion acceleration direction 144 are perpendicular to each other, the ions are rotated and the ion acceleration path becomes very complicated.

이온 가속수단의 한 예로써, 챔버 바디(112) 내에 이온 가속 전극부(130)를 삽입할 수 있다. 이온 가속 전극부(130)는 봉 형상의 전극으로 플라즈마(118)내에 위치할 수 있도록 챔버 바디(112) 내부에 장착된다. 이온 가속 전극부(130)와 챔버 바디(112) 사이에서 전기장이 형성되며 제2 이온 가속방향(144)이 형성된다. 플라즈마 챔버(110) 내부로 주입된 반응 가스는 제1 이온 가속방향(142)에 의해 가속되며 운동한다. 이때, 제2 이온 가속방향(144)에 의해 본래의 운동 궤적이 변화하게 되어 회전하면서 회전가속(146)되며 이동된다. 그러므로 회전되는 이온은 챔버 바디(112) 내에서의 체류시간이 증대되고, 회전에 의해 이온간의 충돌이 용이하게 발생되어 가스 분해 효율이 높아지며 플라즈마 밀도가 상승한다. As an example of an ion acceleration means, an ion acceleration electrode unit 130 may be inserted into the chamber body 112. The ion accelerating electrode unit 130 is a rod-shaped electrode and is mounted inside the chamber body 112 so that it can be positioned within the plasma 118. An electric field is formed between the ion acceleration electrode unit 130 and the chamber body 112, and a second ion acceleration direction 144 is formed. The reaction gas injected into the plasma chamber 110 is accelerated and moves in the first ion acceleration direction 142. At this time, the original motion trajectory is changed by the second ion acceleration direction 144, and the ion moves with rotational acceleration 146 while rotating. Therefore, the residence time of the rotating ions within the chamber body 112 increases, and collisions between ions easily occur due to rotation, thereby increasing gas decomposition efficiency and increasing plasma density.

또한 이온 가속 전극부(130)는 점화전극으로도 사용할 수 있다. 플라즈마 초기 점화시 이온 가속 전극부에 높은 전압을 인가하여 플라즈마 챔버(110) 내로 자유 전하들이 생성되어 초기 이온화 이벤트를 제공한다.Additionally, the ion accelerating electrode unit 130 can also be used as an ignition electrode. During initial ignition of the plasma, a high voltage is applied to the ion accelerating electrode to generate free charges in the plasma chamber 110 to provide an initial ionization event.

플라즈마 챔버(110)는 가스 주입구(114)가 구비된 제1 챔버 바디(104), 페라이트 코어(122)가 설치되는 제2 챔버 바디(106) 및 가스 배출구(116)가 구비된 제3 챔버 바디(108)로 형성될 수 있다. 제1 챔버 바디(104)와 제2 챔버 바디(106), 제2 챔버 바디(106)와 제3 챔버 바디(108) 사이에는 절연구간이 구비된다. 이온 가속 전극부(130)는 플라즈마 챔버(110)의 상부에서부터 페라이트 코어(122)가 설치된 제2 챔버 바디(106)까지 위치한다. 이온 가속 전극부(130)는 양측의 제2 챔버 바디(106)에 모두 설치될 수도 있고, 일측의 제2 챔버 바디(106)에만 설치될 수도 있다. 그러므로 페라이트 코어(122)가 설치되어 플라즈마 방전이 집중되는 제2 챔버 바디(106) 내부에서 이온 가속 전극부(130)에 의해서 더욱 가스 분해 효율이 높아진다. The plasma chamber 110 includes a first chamber body 104 with a gas inlet 114, a second chamber body 106 with a ferrite core 122 installed, and a third chamber body with a gas outlet 116. It can be formed as (108). An insulating section is provided between the first chamber body 104 and the second chamber body 106, and the second chamber body 106 and the third chamber body 108. The ion acceleration electrode unit 130 is located from the top of the plasma chamber 110 to the second chamber body 106 where the ferrite core 122 is installed. The ion accelerating electrode unit 130 may be installed in both second chamber bodies 106 on both sides, or may be installed in only the second chamber body 106 on one side. Therefore, gas decomposition efficiency is further increased by the ion acceleration electrode unit 130 inside the second chamber body 106 where the ferrite core 122 is installed and the plasma discharge is concentrated.

도 5 및 도 6은 이온 가속 전극으로 전력을 공급하기 위한 연결구조를 도시한 도면이다.Figures 5 and 6 are diagrams showing a connection structure for supplying power to an ion accelerating electrode.

도 5(a)를 참조하면, 이온 가속 전극부(130)는 일차권선(124)으로 전력을 공급하는 메인 전원 공급원(102)과 연결되어 전력을 공급받을 수 있다. 또한 도 5(b)를 참조하면, 이온 가속 전극부(130)는 접지로 연결될 수 있다. 이때, 이온 가속 전극부(130)는 중간부분이 접지로 연결되어 +,-가 교대로 형성됨으로써 위상차를 극대화할 수 있다.Referring to FIG. 5(a), the ion accelerating electrode unit 130 can receive power by being connected to the main power supply 102 that supplies power to the primary winding 124. Also, referring to FIG. 5(b), the ion accelerating electrode unit 130 may be connected to ground. At this time, the middle part of the ion accelerating electrode unit 130 is connected to ground to form + and - alternately, thereby maximizing the phase difference.

또한 도 5(c)를 참조하면, 이온 가속 전극부(130)는 플로팅 상태를 유지할 수 있다. 도면에서는 도시하지 않았으나, 또 다른 실시예로써 다수 개의 이온 가속 전극부(130)를 플라즈마 챔버(110) 내부에 설치하는 경우, 예를 들어, 일부의 이온 가속 전극부(130)에는 전력을 공급하고, 일부의 이온 가속 전극부(130)는 접지로 연결하는 등 다양하게 실시할 수 있다. 이온 가속 전극부(130)는 이온 가속 전극부(130)로부터 챔버 바디(112) 내부면까지의 길이가 모두 동일하도록 챔버 바디(112) 내부 중앙에 이온 가속 전극부(130)가 위치되게 설치될 수 있다. Also, referring to FIG. 5(c), the ion accelerating electrode unit 130 may maintain a floating state. Although not shown in the drawing, in another embodiment, when a plurality of ion accelerating electrode units 130 are installed inside the plasma chamber 110, for example, power is supplied to some of the ion accelerating electrode units 130. , some of the ion accelerating electrode units 130 can be implemented in various ways, such as connecting to ground. The ion accelerating electrode unit 130 is installed so that the ion accelerating electrode unit 130 is located at the center of the inside of the chamber body 112 so that the length from the ion accelerating electrode unit 130 to the inner surface of the chamber body 112 is the same. You can.

도 6을 참조하면, 이온 가속 전극부(130)는 페라이트 코어(122)에 별도로 감겨진 파워코일(126)과 연결되어 전력을 공급받을 수 있다. 페라이트 코어(122)에 집속되는 자기장에 의해 파워코일(126)로 전류가 흐르게 되어 이온 가속 전극부(130)에 공급된다. 그러므로 이온 가속 전극부(130)는 별도의 전원 공급원과 연결되지 않아도 된다. 파워코일(126)의 권선비를 제어함으로써 이온 가속 전극부(130)로 인가되는 전압을 제어할 수 있다. 파워코일(126)의 권선수에 따라 이온 가속 전극부(130)에 인가되는 전력은 더 많은 전위차를 가진다. 그러므로 플라즈마 점화에 용이하다.Referring to FIG. 6, the ion accelerating electrode unit 130 may be connected to a power coil 126 wound separately around the ferrite core 122 to receive power. Current flows through the power coil 126 due to the magnetic field focused on the ferrite core 122 and is supplied to the ion accelerating electrode unit 130. Therefore, the ion accelerating electrode unit 130 does not need to be connected to a separate power supply. By controlling the turns ratio of the power coil 126, the voltage applied to the ion accelerating electrode unit 130 can be controlled. Depending on the number of turns of the power coil 126, the power applied to the ion acceleration electrode unit 130 has a greater potential difference. Therefore, it is easy to ignite plasma.

도 7은 이온 가속 전극의 구조부를 도시한 단면도이다.Figure 7 is a cross-sectional view showing the structure of an ion accelerating electrode.

도 7을 참조하면, 이온 가속 전극부(130)는 도체로 형성된 이온 가속 전극(132) 및 제1, 2 커버부재(136a, 136b)로 구성된다. 이온 가속 전극(132)은 도체로 일측이 제1 방향으로 연장된 봉 형상으로 형성되며, 타측이 제2 방향으로 연장된 연장부(132a)가 형성된다. 연장부(132a)는 절연물질인 제1, 2 커버부재(136a, 136b)에 의해 커버되며, 챔버 바디(112)에 걸쳐져 설치된다. 이때, 연장부(132a)의 일부는 제1, 2 커버부재(136a, 136b)에 의해 커버되지 않는 피드부(138)가 구비되어 전원 공급원과 연결된다. 이온 가속 전극(132)이 과열되지 않도록 제1 커버부재(136a)에는 공기가 유동될 수 있는 공간이 형성된다. 제2 커버부재(136b)와 연장부(132a) 사이에는 오링(137)이 더 구비된다. 이온 가속 전극(132)에서 플라즈마에 노출되는 부분은 전기적 절연을 위하여 세라믹으로 형성된 코팅층(134)을 갖는다. 세라믹 코팅층(134)으로 인해 이온 충돌에 따른 파티클 발생을 방지할 수 있다. 또한 이온 가속 전극(132)이 과열되지 않도록 이온 가속 전극(132) 내부에 냉각수를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the ion accelerating electrode unit 130 is composed of an ion accelerating electrode 132 made of a conductor and first and second cover members 136a and 136b. The ion accelerating electrode 132 is a conductor formed in a rod shape with one side extending in a first direction, and an extension portion 132a extending on the other side in a second direction. The extension portion 132a is covered by first and second cover members 136a and 136b made of insulating material, and is installed over the chamber body 112. At this time, a portion of the extension portion 132a is provided with a feed portion 138 that is not covered by the first and second cover members 136a and 136b and is connected to a power supply source. A space through which air can flow is formed in the first cover member 136a to prevent the ion accelerating electrode 132 from overheating. An O-ring 137 is further provided between the second cover member 136b and the extension portion 132a. The portion of the ion accelerating electrode 132 exposed to plasma has a coating layer 134 made of ceramic for electrical insulation. The ceramic coating layer 134 can prevent the generation of particles due to ion collisions. Additionally, coolant may be included inside the ion accelerating electrode 132 to prevent the ion accelerating electrode 132 from overheating.

도 8 내지 도 11은 이온 가속 전극의 변형 실시예를 도시한 도면이다.8 to 11 are diagrams showing modified examples of ion accelerating electrodes.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 이온 가속 전극부(130)는 챔버 바디(112)의 형상에 따라 이온 가속 전극부(130)의 형상이 다양하게 변형될 수 있다. 챔버 바디(112)의 제2 챔버 바디(106) 내부 형상이 원형인 경우, 이온 가속 전극부(130)의 이온 가속 전극(132)도 제2 챔버 바디(106) 내부 형상과 동일하게 단면이 원형상을 갖는 봉형태로 형성될 수 있다. 또한 챔버 바디(112)의 제2 챔버 바디(106a)의 내부 형상이 사각형인 경우, 이온 가속 전극부(130a)의 이온 가속 전극(132)도 제2 챔버 바디(106a) 내부 형상과 동일하게 단면이 사각형상을 갖는 봉형태로 형성될 수 있다. 하나의 제2 챔버 바디(106a, 106b) 내부에 다수의 이온 가속 전극(132)이 구비된 이온 가속 전극부(130a, 130b)가 설치될 수도 있다. 제2 챔버 바디(106, 106a)의 내부 형상과 이온 가속 전극부(130, 130a)의 형상이 동일하므로 이온 가속 전극부(130, 130a)와 제2 챔버 바디(106, 106a) 사이에서의 전기장이 균일하게 발생되어 제2 챔버 바디(106, 106a) 내에서 균일하게 플라즈마가 발생되는 효과를 가진다.Referring to FIGS. 8 to 10 , the shape of the ion accelerating electrode unit 130 may be changed in various ways depending on the shape of the chamber body 112. When the internal shape of the second chamber body 106 of the chamber body 112 is circular, the ion accelerating electrode 132 of the ion accelerating electrode unit 130 also has a circular cross-section identical to the internal shape of the second chamber body 106. It can be formed in a rod shape. In addition, when the internal shape of the second chamber body 106a of the chamber body 112 is square, the ion accelerating electrode 132 of the ion accelerating electrode portion 130a also has a cross section that is the same as the internal shape of the second chamber body 106a. It can be formed in a rod shape with a square shape. Ion acceleration electrode units 130a and 130b equipped with a plurality of ion acceleration electrodes 132 may be installed inside one second chamber body 106a and 106b. Since the internal shape of the second chamber body (106, 106a) and the shape of the ion accelerating electrode portion (130, 130a) are the same, the electric field between the ion accelerating electrode portion (130, 130a) and the second chamber body (106, 106a) This is generated uniformly and has the effect of generating plasma uniformly within the second chamber bodies 106 and 106a.

또 다른 실시예로써 이온 가속 전극부(130b)의 이온 가속 전극(132)은 판 형상으로 형성될 수도 있다. 또한 판 형상의 이온 가속 전극부(130c)의 이온 가속 전극에는 다수 개의 홀(131)이 형성될 수도 있다. 이온 가속 전극부(130b, 130c)는 판 형상으로 형성되어 제2 챔버 바디(106a)와 사이에서의 전기장 발생 효율을 높일 수 있다. As another embodiment, the ion accelerating electrode 132 of the ion accelerating electrode unit 130b may be formed in a plate shape. Additionally, a plurality of holes 131 may be formed in the ion accelerating electrode of the plate-shaped ion accelerating electrode portion 130c. The ion accelerating electrode units 130b and 130c are formed in a plate shape to increase the efficiency of generating an electric field between them and the second chamber body 106a.

도 11을 참조하면, 또 다른 실시예로써, 이온 가속 전극부(130d)는 나선 형상으로 회전되며 형성될 수 있다. 나선 형상의 이온 가속 전극부(130d)에 의해 이온 가속 경로가 더욱 복잡해지므로 이온 분해 효율이 향상될 수 있다. Referring to FIG. 11, in another embodiment, the ion accelerating electrode unit 130d may be formed to rotate in a spiral shape. Since the ion acceleration path becomes more complex due to the spiral-shaped ion acceleration electrode portion 130d, ion decomposition efficiency can be improved.

도 12는 본 발명의 이온 가속 전극이 삽입된 플라즈마 발생기의 제2 실시예를 도시한 도면이다.Figure 12 is a diagram showing a second embodiment of the plasma generator into which the ion accelerating electrode of the present invention is inserted.

도 12를 참조하면, 이온 가속 전극부(130)는 페라이트 코어(122)가 설치되지 않은 챔버 바디(112) 영역에 설치될 수 있다. 이온 가속 전극부(130)는 가스가 주입되는 가스 주입구(114) 또는 분해된 가스가 배출되는 가스 배출구(116)가 형성된 챔버 바디(112)의 상부 또는 하부에 설치될 수 있다. 또한 이온 가속 전극부(130)는 가스 주입구(114)와 가스 배출구(116)가 형성된 챔버 바디(112)의 상부 및 하부 모두에 설치될 수 있다. 제1 이온 가속방향(142)과 상이한 제2 이온 가속방향(144)에 의해 이온 가속 경로가 매우 복잡하게 형성되기 때문에 가스 주입구(114)에서 주입된 가스의 분해 효율이 향상된다. 분해된 가스는 가스 배출구(116)를 통해 배출되기 전에 이온 가속 전극부(130)에 의해 이온 가속 경로가 복잡해진다. 그러므로 이온의 체류시간이 증가하여 분해된 이온이 재결합되거나 분해되지 않은 상태로 배출되는 것을 미연에 방지할 수 있다.Referring to FIG. 12, the ion accelerating electrode unit 130 may be installed in an area of the chamber body 112 where the ferrite core 122 is not installed. The ion acceleration electrode unit 130 may be installed on the upper or lower part of the chamber body 112 where the gas inlet 114 through which gas is injected or the gas outlet 116 through which decomposed gas is discharged is formed. Additionally, the ion accelerating electrode unit 130 may be installed on both the upper and lower parts of the chamber body 112 where the gas inlet 114 and the gas outlet 116 are formed. Since the ion acceleration path is formed very complicated by the second ion acceleration direction 144 that is different from the first ion acceleration direction 142, the decomposition efficiency of the gas injected from the gas injection port 114 is improved. Before the decomposed gas is discharged through the gas outlet 116, the ion acceleration path is complicated by the ion acceleration electrode unit 130. Therefore, the retention time of ions increases, preventing decomposed ions from being recombined or discharged in an undisassembled state.

도 13 및 도 14는 본 발명의 본 발명의 이온 가속 전극이 삽입된 플라즈마 발생기의 제3 실시예를 도시한 도면이다. 13 and 14 are diagrams showing a third embodiment of the plasma generator into which the ion accelerating electrode of the present invention is inserted.

도 13을 참조하면, 페라이트 코어(122)가 설치되는 영역을 기준으로 상측 챔버 바디(112)에 제1, 2 이온 가속 전극부(139a, 139b)가 설치되고, 페라이트 코어(122)가 설치되는 영역을 기준으로 하측 챔버 바디(112)에 제3, 4 이온 가속 전극부(139c, 139d)가 설치된다. 다수 개의 제1, 2, 3, 4 이온 가속 전극부(139a, 139b, 139c, 139d)에 의해 챔버 바디(112) 내에서 유동되는 이온의 가속 경로가 복잡해지며 체류 시간이 증가된다. 그러므로 이온 분해 효율이 향상된다.Referring to FIG. 13, the first and second ion acceleration electrode units 139a and 139b are installed in the upper chamber body 112 based on the area where the ferrite core 122 is installed, and the ferrite core 122 is installed. The third and fourth ion acceleration electrode units 139c and 139d are installed in the lower chamber body 112 based on the area. Due to the plurality of first, second, third, and fourth ion acceleration electrode units 139a, 139b, 139c, and 139d, the acceleration path of the ions flowing within the chamber body 112 becomes complicated and the residence time increases. Therefore, ion decomposition efficiency is improved.

도 14a를 참조하면, 제1, 2 이온 가속 전극부(139a, 139b)는 페라이트 코어(122)에 권선된 제1 파워코일(126a)에 연결되고, 제3, 4 이온 가속 전극부(139c, 139d)는 페라이트 코어(122)에 권선된 제2 파워코일(126b)에 연결된다. 도 14b를 참조하면, 하나의 파워코일(126c)에 제1, 3 이온 가속 전극부(139a, 139c) 및 제2, 4 이온 가속 전극부(139b, 139d)가 동일한 위상의 전력을 공급받도록 연결될 수 있다. 다시 말해, 상, 하로 마주하는 이온 가속 전극부에 동일한 위상의 전력을 공급한다. 도 14c를 참조하면 마주하는 제1, 3 이온 가속 전극부(139a, 139c) 및 제2, 4 이온 가속 전극부(139b, 139d)는 상이한 위상의 전력을 공급받도록 파워코일(126d)에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 14A, the first and second ion accelerating electrode units 139a and 139b are connected to the first power coil 126a wound on the ferrite core 122, and the third and fourth ion accelerating electrode units 139c, 139d) is connected to the second power coil 126b wound on the ferrite core 122. Referring to FIG. 14b, the first and third ion accelerating electrode units (139a and 139c) and the second and fourth ion accelerating electrode units (139b and 139d) are connected to one power coil (126c) to receive power of the same phase. You can. In other words, power of the same phase is supplied to the ion accelerating electrodes facing upward and downward. Referring to Figure 14c, the first and third ion accelerating electrode units 139a and 139c and the second and fourth ion accelerating electrode units 139b and 139d may be connected to the power coil 126d to receive power of different phases. there is.

도 15는 본 발명의 이온 가속 전극이 삽입된 플라즈마 발생기의 제4 실시예를 도시한 도면이고, 도 16은 도 15에 따른 이온 가속 전극의 변형 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 15 is a diagram showing a fourth embodiment of a plasma generator into which the ion accelerating electrode of the present invention is inserted, and FIG. 16 is a diagram showing a modified example of the ion accelerating electrode according to FIG. 15.

도 15를 참조하면, 플라즈마 발생기(150)는 유도 결합 방식으로 플라즈마를 생성한다. 플라즈마 발생기(150)는 중공의 챔버 바디(152)와 챔버 바디(152)에 권선되는 유도코일(160)로 구성된다. 챔버 바디(152)는 내부에 유도 결합 플라즈마가 발생되는 중공의 방전 공간을 갖고, 일측에 가스 입구(154)가 형성되고, 타측에 가스 출구(456)가 형성된다. 챔버 바디(152)의 외주면에는 유도코일(160)이 권선된다. 유도코일(160)은 전원 공급원(미도시)과 연결되고, 전원 공급원으로부터 전력을 공급받아 구동됨으로써 챔버 바디(152) 내부에 제1 이온 가속 방향의 전기장이 유도되어 유도 결합된 플라즈마를 발생시킨다. 여기서, 챔버 바디(152) 내부에는 제1 이온 가속 방향과 소정의 각도로 제2 이온 가속 방향을 형성하기 위한 이온 가속 전극부(170)가 구비된다. 제1 및 제2 이온 가속 방향이 상이하기 때문에, 이로 인해 챔버 바디(152) 내부에 공급된 가스 이온의 이동 가속 경로가 복잡하게 형성된다. 그러므로 가스 이온은 챔버 바디(152) 내부에서 체류되는 시간이 증대되고, 이온간의 충돌 횟수를 증가시킴으로써 가스 분해율이 향상된다. Referring to FIG. 15, the plasma generator 150 generates plasma using an inductive coupling method. The plasma generator 150 consists of a hollow chamber body 152 and an induction coil 160 wound around the chamber body 152. The chamber body 152 has a hollow discharge space in which an inductively coupled plasma is generated, and a gas inlet 154 is formed on one side and a gas outlet 456 is formed on the other side. An induction coil 160 is wound on the outer peripheral surface of the chamber body 152. The induction coil 160 is connected to a power supply (not shown), and is driven by receiving power from the power supply, thereby inducing an electric field in the first ion acceleration direction inside the chamber body 152 and generating an inductively coupled plasma. Here, an ion acceleration electrode unit 170 is provided inside the chamber body 152 to form a second ion acceleration direction at a predetermined angle with the first ion acceleration direction. Since the first and second ion acceleration directions are different, the movement acceleration path of the gas ions supplied into the chamber body 152 is complicated. Therefore, the residence time of gas ions inside the chamber body 152 increases, and the gas decomposition rate is improved by increasing the number of collisions between ions.

도 16을 참조하면, 이온 가속 전극부(170)의 이온 가속 전극은 형상을 다양하게 변형될 수 있다. 도 16(a)에 도시된 바와 같이, 이온 가속 전극부(170)는 봉 형상으로 형성될 수 있다. 또한 도 16(b), (c)에 도시된 바와 같이, 이온 가속 전극부(170a)는 판 형상으로 형성될 수 있고, 이온 가속 전극부(170b)는 판 형상으로 관통홀(172)이 형성될 수 있다. 또한 도 14(d)에 도시된 바와 같이, 다수 개의 이온 가속 전극이 구비된 이온 가속 전극부(170c)가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 16, the ion accelerating electrode of the ion accelerating electrode unit 170 may have various shapes. As shown in FIG. 16(a), the ion accelerating electrode unit 170 may be formed in a rod shape. Additionally, as shown in FIGS. 16(b) and 16(c), the ion accelerating electrode unit 170a may be formed in a plate shape, and the ion accelerating electrode unit 170b may be formed in a plate shape with a through hole 172. It can be. Additionally, as shown in FIG. 14(d), an ion accelerating electrode unit 170c equipped with a plurality of ion accelerating electrodes may be formed.

도 17은 본 발명의 이온 가속 전극 및 영구자석이 장착된 플라즈마 발생기의 제1 실시예를 도시한 도면이고, 도 18 및 19는 영구자석의 다양한 배치구조를 도시한 도면이다.Figure 17 is a diagram showing a first embodiment of a plasma generator equipped with an ion accelerating electrode and a permanent magnet of the present invention, and Figures 18 and 19 are diagrams showing various arrangement structures of permanent magnets.

도 17을 참조하면, 이온 회전 수단으로써 다수 개의 영구자석(230)을 추가적으로 사용할 수 있다. 영구자석(230)은 플라즈마 발생기(290a)의 챔버 바디(212) 주변에 설치되거나 챔버 바디(212) 내에 삽입되어 설치된다. 챔버 바디(212) 내부에 형성되는 플라즈마를 중심으로 서로 다른 극성을 갖는 영구자석(230)이 대향되도록 설치하여 챔버 바디(212) 내로 자기장(제2 이온 가속 방향)이 형성된다. 다수 개의 영구자석(230)은 페라이트 코어(222)와 일차권선(224)으로 구성된 변압기(220)가 설치되는 챔버 바디(212) 영역에 위치될 수 있도록 설치된다. 가스 주입구(214)를 통해 챔버 바디(212)의 내부로 공급되는 가스는 페라이트 코어(222)가 설치되는 챔버 바디(212) 영역에서 분해되는 비율이 높다. 그러므로 페라이트 코어(222)가 설치되는 영역에 다수 개의 영구자석(230) 및 이온 가속 전극(130)을 설치함으로써 이온 가속 전극(130) 및 영구자석에 의한 가스 이온의 가속 경로가 복잡해져서 분해율이 향상된다. 분해된 가스는 가스 배출구(216)을 통해 배출된다.Referring to FIG. 17, a plurality of permanent magnets 230 can be additionally used as an ion rotation means. The permanent magnet 230 is installed around the chamber body 212 of the plasma generator 290a or inserted into the chamber body 212. Permanent magnets 230 with different polarities are installed to face the plasma formed inside the chamber body 212, so that a magnetic field (second ion acceleration direction) is formed within the chamber body 212. A plurality of permanent magnets 230 are installed so that they can be located in the area of the chamber body 212 where the transformer 220 consisting of a ferrite core 222 and a primary winding 224 is installed. The gas supplied into the chamber body 212 through the gas inlet 214 has a high decomposition rate in the area of the chamber body 212 where the ferrite core 222 is installed. Therefore, by installing a plurality of permanent magnets 230 and ion accelerating electrodes 130 in the area where the ferrite core 222 is installed, the acceleration path of gas ions by the ion accelerating electrodes 130 and permanent magnets becomes complicated, thereby improving the decomposition rate. do. The decomposed gas is discharged through the gas outlet 216.

다수 개의 영구자석(230)은 챔버 바디(212)에 구비된 절연영역 주변에 설치될 수 있다. 다수 개의 영구자석(230)에 의해 절연영역에서 자기장이 형성됨으로써 절연영역을 지나는 가스 이온을 회전 가속하여 이온 가속 경로가 복잡해진다. 그러므로 이온의 체류시간이 증가하여 분해된 이온이 재결합되거나 분해되지 않은 상태로 배출되는 것을 미연에 방지할 수 있다.A plurality of permanent magnets 230 may be installed around the insulating area provided in the chamber body 212. As a magnetic field is formed in the insulating region by the plurality of permanent magnets 230, gas ions passing through the insulating region are rotationally accelerated, thereby complicating the ion acceleration path. Therefore, the retention time of ions increases, preventing decomposed ions from being recombined or discharged in an undisassembled state.

챔버 바디(212)는 영구자석(230)에 의해 형성되는 자기장이 챔버 바디(212) 내부로 유도될 수 있는 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 여기서, 챔버 바디(212) 전체를 자기장이 내부로 유도될 수 있는 재질로 제작할 수도 있고, 영구자석(230)이 설치되는 영역만 자기장이 내부로 유도될 수 있는 재질로 제작할 수도 있다. The chamber body 212 is preferably made of a material that allows the magnetic field formed by the permanent magnet 230 to be induced into the chamber body 212. Here, the entire chamber body 212 may be made of a material that allows a magnetic field to be induced inside, or only the area where the permanent magnet 230 is installed may be made of a material that allows a magnetic field to be guided inside.

도 18(a)를 참조하면, 다수 개의 영구자석(230)은 제1, 2 영구자석 모듈(230a, 230b)이 대향되도록 설치된다. 여기서, 제1, 2 영구자석 모듈(230a, 230b)은 다수 개의 영구자석(230)을 서로 다른 극성이 마주하도록 병렬로 배치시킬 수 있다. 제1, 2 영구자석 모듈(230a, 230b)은 서로 다른 극성이 마주하도록 챔버 바디(212)에 설치되어 자기장을 형성한다. Referring to FIG. 18(a), the plurality of permanent magnets 230 are installed so that the first and second permanent magnet modules 230a and 230b face each other. Here, the first and second permanent magnet modules 230a and 230b may have a plurality of permanent magnets 230 arranged in parallel so that different polarities face each other. The first and second permanent magnet modules 230a and 230b are installed in the chamber body 212 so that their different polarities face each other to form a magnetic field.

도 18(b)를 참조하면, 다수 개의 영구자석(230)은 제1, 2 영구자석 모듈(230c, 230d)이 대향되도록 설치된다. 여기서, 제1, 2 영구자석 모듈(230c, 230d)은 다수 개의 영구자석(230)을 동일 극성이 마주하도록 병렬로 배치시킬 수 있다. 제1, 2 영구자석 모듈(230a, 230b)은 서로 다른 극성이 마주하도록 챔버 바디(212)에 설치되어 자기장을 형성한다. Referring to FIG. 18(b), the plurality of permanent magnets 230 are installed so that the first and second permanent magnet modules 230c and 230d face each other. Here, the first and second permanent magnet modules 230c and 230d may have a plurality of permanent magnets 230 arranged in parallel so that the same polarities face each other. The first and second permanent magnet modules 230a and 230b are installed in the chamber body 212 so that their different polarities face each other to form a magnetic field.

도 19를 참조하면, 내부 방전 공간의 단면이 사각형상 또는 원형상 등 다양한 형상의 챔버 바디(212a, 212b)에 다수 개의 영구자석(230)이 설치될 수 있다. 다수 개의 영구자석(230)은 챔버 바디(212a, 212b) 내부에 삽입되어 설치될 수도 있고, 클램핑부재(미도시)에 의해 결합되어 챔버 바디(212a, 212b)에 장착될 수도 있다.Referring to FIG. 19, a plurality of permanent magnets 230 may be installed in chamber bodies 212a and 212b of various shapes such as a square or circular cross-section of the internal discharge space. The plurality of permanent magnets 230 may be inserted and installed inside the chamber bodies 212a and 212b, or may be coupled by a clamping member (not shown) and mounted on the chamber bodies 212a and 212b.

도 20은 본 발명의 이온 가속 전극 및 영구자석이 장착된 플라즈마 발생기의 제2 실시예를 도시한 도면이다.Figure 20 is a diagram showing a second embodiment of a plasma generator equipped with an ion accelerating electrode and a permanent magnet of the present invention.

도 20을 참조하면, 플라즈마 발생기(290b)는 이온 회전 수단으로써 다수 개의 영구자석(230)을 챔버 바디(212)의 상부 및 하부에 설치하여 형성할 수 있다. 챔버 바디(212)의 상부에는 가스가 주입되는 가스 주입구(214)가 구비되고, 챔버 바디(212)의 하부에는 분해된 가스가 배출되는 가스 배출구(216)가 구비된다. 다수 개의 영구자석(230)은 챔버 바디(212) 내부에 형성되는 플라즈마(118)를 중심으로 서로 다른 극성이 마주하도록 설치된다. 그러므로 가스 주입구로 주입된 가스는 영구자석(230)에 의해 챔버 바디(212) 내에 갖히게 됨으로써 이온 체류시간이 더욱 상승하고, 이로 인하여 이온 분해율이 증대되는 효과를 이룬다. 또한 가스 배출구로 배출되기 위하여 이동하던 가스는 영구자석(230)에 의해 챔버 바디(212) 내에 갖히게 됨으로써 이온 체류시간이 더욱 상승하고, 이로 인하여 이온 분해율이 증대되는 효과를 이룬다. Referring to FIG. 20, the plasma generator 290b can be formed by installing a plurality of permanent magnets 230 as ion rotation means at the upper and lower parts of the chamber body 212. A gas inlet 214 through which gas is injected is provided at the upper part of the chamber body 212, and a gas outlet 216 through which decomposed gas is discharged is provided at the lower part of the chamber body 212. A plurality of permanent magnets 230 are installed with different polarities facing each other around the plasma 118 formed inside the chamber body 212. Therefore, the gas injected into the gas inlet is trapped in the chamber body 212 by the permanent magnet 230, thereby further increasing the ion residence time, thereby increasing the ion decomposition rate. In addition, the gas moving to be discharged through the gas outlet is trapped in the chamber body 212 by the permanent magnet 230, thereby further increasing the ion residence time, thereby increasing the ion decomposition rate.

다수 개의 영구자석(230)은 챔버 바디(212)의 상부 또는 하부 중 한 부분에만 설치될 수도 있다. 이온 가속 전극(130) 또한 가스 주입구(214) 또는 가스 배출구(216) 영역에 설치될 수도 있고, 페라이트 코어(222)가 설치되는 영역에 설치될 수도 있다. 이온 가속 전극(130)과 영구자석(230)은 플라즈마 챔버(210)의 동일 영역으로 에너지를 제공하거나, 서로 다른 영역으로 에너지를 제공함으로써 이온의 가속 경로를 복잡하게 형성할 수 있다. 도 20(b)에 도시된 바와 같이, 챔버 바디(212) 내부 공간을 중심으로 둘레에 다수 개의 영구자석(230)이 배치될 수 있다. The plurality of permanent magnets 230 may be installed only in one part of the upper or lower part of the chamber body 212. The ion accelerating electrode 130 may also be installed in the gas inlet 214 or gas outlet 216 area, or may be installed in the area where the ferrite core 222 is installed. The ion acceleration electrode 130 and the permanent magnet 230 may provide energy to the same area of the plasma chamber 210 or provide energy to different areas, thereby forming a complicated acceleration path for ions. As shown in FIG. 20(b), a plurality of permanent magnets 230 may be disposed around the inner space of the chamber body 212.

도 21 및 도 22는 본 발명의 이온 가속 전극 및 유도자석이 장착된 플라즈마 발생기의 실시예를 도시한 도면이도, 도 23은 플라즈마 발생기에서 유도자석이 장착된 부분에서의 이온 운동궤적을 도시한 도면이다.FIGS. 21 and 22 are diagrams showing an embodiment of a plasma generator equipped with an ion accelerating electrode and an induction magnet of the present invention, and FIG. 23 is a view showing an ion movement trace in a portion of the plasma generator where the induction magnet is mounted. It is a drawing.

도 21 내지 도 23을 참조하면, 플라즈마 발생기(300a)는 이온 가속 수단으로써, 이온 가속 전극(130) 및 하나 이상의 유도자석부(350)가 챔버 바디(312)에 설치되어 형성된다. 유도자석부(350)는 자속 출입구가 형성된 마그네틱 코어(352) 및 마그네틱 코어(352)에 권선되는 유도코일(354)을 포함한다. 유도코일(354)은 유도자석 전원 공급원(351)에 연결되어 구동 전력을 제공받는다. 여기서, 유도코일(354)은 일차권선(224)에 연결된 전원 공급원(302)과 연결되어 전력을 공급받을 수도 있다. 마그네틱 코어(352)는 자속 출입구(352)가 챔버 바디(312) 내부를 향하도록 챔버 바디(312)의 외부에 끼워져 장착된다. 유도자석 전원 공급원(351)으로부터 전력을 공급받아 유도코일(354)이 구동되면, 챔버 바디(312) 내부에는 마그네틱 코어(352)의 자속 출입구 사이에서 형성되는 자기장(358)과 변압기(320)에 의해 챔버 바디(312) 내부로 유도되는 전기장이 혼재된다. 다시 말해, 변압기에 의해 챔버 바디(312) 내부로 유도되는 전기장은 제1 이온 가속방향을 갖고, 이온 가속 전극(130) 및 자기장(358)에 의해 유도되는 또 다른 이온 가속 방향을 갖는다. 그러므로 가스 이온 경로가 복잡해지며 이온 체류 시간이 증대되고, 이온 분해율이 향상된다.Referring to FIGS. 21 to 23, the plasma generator 300a is an ion acceleration means, and is formed by installing an ion acceleration electrode 130 and one or more induction magnet portions 350 in the chamber body 312. The induction magnet unit 350 includes a magnetic core 352 with a magnetic flux entrance and exit and an induction coil 354 wound around the magnetic core 352. The induction coil 354 is connected to the induction magnet power supply 351 to receive driving power. Here, the induction coil 354 may be connected to a power supply 302 connected to the primary winding 224 to receive power. The magnetic core 352 is fitted and mounted on the outside of the chamber body 312 so that the magnetic flux entrance 352 faces the inside of the chamber body 312. When the induction coil 354 is driven by receiving power from the induction magnet power supply source 351, a magnetic field 358 formed between the magnetic flux entrance and exit of the magnetic core 352 and the transformer 320 are generated inside the chamber body 312. The electric fields induced into the chamber body 312 are mixed. In other words, the electric field induced into the chamber body 312 by the transformer has a first ion acceleration direction, and has another ion acceleration direction induced by the ion acceleration electrode 130 and the magnetic field 358. Therefore, the gas ion path becomes complicated, the ion residence time increases, and the ion decomposition rate improves.

마그네틱 코어(352)에 의해 유도되는 전기장은 제2 이온 가속방향(358)을 갖는다. 또한 그러므로 제1 이온 가속방향과 제2 이온 가속방향이 상이하기 때문에 이온의 가속 경로가 복잡해지며, 이온의 체류 시간이 증대되어 이온 분해율이 향상된다. The electric field induced by the magnetic core 352 has a second ion acceleration direction 358. Additionally, because the first and second ion acceleration directions are different, the ion acceleration path becomes complicated, and the ion residence time increases, thereby improving the ion decomposition rate.

유도자석부(350)는 챔버 바디(312)의 상부에 설치될 수 있다. 특히, 환형으로 형성되는 챔버 바디(312)에서 꺽여지는 부분에 유도자석부(350)가 설치될 수 있다. 가스 주입구로 주입된 가스는 챔버 바디(312) 상부에서 양측으로 분배되고, 페라이트 코어(322)가 설치되는 중간부에서 직선 하강하게 되는데, 양측으로 분배된 가스가 직선하강하기 전에 유도자석부(350)에 의해 이온의 체류시간이 증대된다.The induction magnet unit 350 may be installed on the upper part of the chamber body 312. In particular, the induction magnet portion 350 may be installed in a bent portion of the chamber body 312, which is formed in a ring shape. The gas injected into the gas inlet is distributed to both sides from the upper part of the chamber body 312, and descends straight from the middle part where the ferrite core 322 is installed. Before the gas distributed to both sides descends straight, the induction magnet portion 350 ), the retention time of ions increases.

도 24는 본 발명의 유도자석에 파워코일이 권선된 상태를 도시한 도면이다. Figure 24 is a diagram showing a state in which a power coil is wound around the induction magnet of the present invention.

도 24를 참조하면, 유도자석부(350)는 페라이트 코어(322)에 권선된 파워코일(354a, 354b)과 연결될 수 있다. 유도자석부(350)의 마그네틱 코어(352)에는 페라이트 코어(322)에 권선되는 파워코일(354a, 354b)이 권선됨으로써 전원 공급원(302)으로부터 일차권선(324)으로 공급되는 전력이 파워코일(354a, 354b)로 전달되어 마그네틱 코어(352)의 자속 출입구에서 자기장이 형성되도록 한다. 여기서, 마그네틱 코어(352)는 하나의 파워코일에 연결될 수도 있고, 두 개의 파워코일(354a, 354b)에 의해 연결될 수 있다. Referring to FIG. 24, the induction magnet portion 350 may be connected to the power coils 354a and 354b wound on the ferrite core 322. Power coils 354a and 354b wound on the ferrite core 322 are wound on the magnetic core 352 of the induction magnet unit 350, so that the power supplied from the power source 302 to the primary winding 324 is supplied to the power coil ( It is transmitted to 354a and 354b) so that a magnetic field is formed at the magnetic flux entrance and exit of the magnetic core 352. Here, the magnetic core 352 may be connected to one power coil or by two power coils 354a and 354b.

도 25는 본 발명의 이온 가속 전극 및 영구자석이 장착된 플라즈마 발생기의 제3 실시예를 도시한 도면이고, 도 26은 플라즈마 발생기의 냉각라인을 도시한 도면이고, 도 27은 도 25에 도시된 플라즈마 발생기의 분해 사시도이다. FIG. 25 is a diagram showing a third embodiment of a plasma generator equipped with an ion accelerating electrode and a permanent magnet of the present invention, FIG. 26 is a diagram showing a cooling line of the plasma generator, and FIG. 27 is a diagram showing a plasma generator equipped with an ion accelerating electrode and a permanent magnet according to the present invention. This is an exploded perspective view of the plasma generator.

도 25 내지 도 27을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 발생기(600)는 내부에 환형의 플라즈마가 발생되는 플라즈마 챔버(612)를 포함한다. 플라즈마 챔버(612)는 배기가스가 주입되는 가스 주입구(614), 가스 주입구(614)가 설치되는 상부챔버(612a), 일자 형상의 방전관을 갖는 두 개의 튜브 챔버(612b), 가스 배출구(616)가 설치되는 하부챔버(612c) 및 가스 배출구(616)를 포함한다. 두 개의 튜브 챔버(612b)에는 페라이트 코어(622)가 설치되며, 페라이트 코어(622)에는 일차권선(미도시)이 권선된다. 튜브 챔버(612b)에는 각각 이온 가속을 위한 이온 가속 수단으로써, 이온 가속 전극부(640) 또는 영구자석(630)이 설치될 수 있다. 영구자석(630)이 설치된 후 커버(613)를 설치하여 영구자석(630)이 노출되지 않도록 한다. 이온 가속 전극부(640)와 영구자석(630)이 모두 튜브 챔버(612b)에 설치될 수도 있다. 본 발명에서는 두 개의 튜브 챔버(612b)를 갖는 플라즈마 발생기(600)를 개시하였으나, 튜브 챔버(612b)의 개수는 더 증가될 수 있다. 25 to 27, the plasma generator 600 of the present invention includes a plasma chamber 612 in which annular plasma is generated. The plasma chamber 612 includes a gas inlet 614 through which exhaust gas is injected, an upper chamber 612a into which the gas inlet 614 is installed, two tube chambers 612b having straight discharge tubes, and a gas outlet 616. It includes a lower chamber 612c where is installed and a gas outlet 616. A ferrite core 622 is installed in the two tube chambers 612b, and a primary winding (not shown) is wound on the ferrite core 622. An ion acceleration electrode unit 640 or a permanent magnet 630 may be installed in the tube chamber 612b as an ion acceleration means for ion acceleration, respectively. After the permanent magnet 630 is installed, install the cover 613 to prevent the permanent magnet 630 from being exposed. Both the ion accelerating electrode unit 640 and the permanent magnet 630 may be installed in the tube chamber 612b. In the present invention, a plasma generator 600 having two tube chambers 612b is disclosed, but the number of tube chambers 612b can be further increased.

이온 가속 전극부(640)는 상기에서 설명한 바와 같이, 플라즈마 소스에 의해 형성된 제1 이온 가속 방향과는 상이한 방향의 제2 이온 가속 방향을 형성하여 플라즈마 챔버(612) 내로 공급된 가스 이온의 가속 경로를 복잡하게 함으로써 분해율을 향상한다. 또한 영구자석(630)을 추가적으로 더 설치함으로써, 플라즈마 챔버(612) 내로 자기장을 더 유도하여 이온 가속 경로를 더욱 복잡하게 형성할 수도 있다. 이온 가속 전극부(640)는 도 7에서의 이온 가속 전극부(130)와 동일한 구조이며 동일한 기능을 수행한다. 이온 가속 전극부(640)는 점화전극으로도 기능한다.As described above, the ion acceleration electrode unit 640 forms a second ion acceleration direction that is different from the first ion acceleration direction formed by the plasma source, thereby forming an acceleration path of gas ions supplied into the plasma chamber 612. The decomposition rate is improved by complicating the process. In addition, by additionally installing permanent magnets 630, a magnetic field can be further induced into the plasma chamber 612 to form a more complex ion acceleration path. The ion accelerating electrode unit 640 has the same structure as the ion accelerating electrode unit 130 in FIG. 7 and performs the same function. The ion acceleration electrode unit 640 also functions as an ignition electrode.

도면에서는 개시하지 않았으나, 플라즈마 발생기(600)에 이온 가속 수단으로써, 상기에 설명한 유도 자석부를 설치하여 이온 가속 경로를 복잡하게 형성할 수 있다. 유도 자석부는 단독으로 플라즈마 발생기에 설치될 수도 있고, 이온 가속 전극부 또는 영구자석과 함께 설치될 수도 있다. Although not shown in the drawings, the above-described induction magnet unit may be installed in the plasma generator 600 as an ion acceleration means to form a complex ion acceleration path. The induction magnet unit may be installed alone in the plasma generator, or may be installed together with the ion acceleration electrode unit or permanent magnet.

도 26을 참조하면, 플라즈마 챔버(612)에는 냉각채널(650)이 구비된다. 냉각채널(650)은 상부챔버(612a) 및 하부챔버(612b)의 둘레에 형성되고, 튜브챔버(612b)의 길이방향으로 형성된다. 냉각채널(650)은 냉각수 공급원(미도시)으로부터 냉각수를 공급받는바, 냉각수는 냉각채널(650)을 따라 순환하게 되어 플라즈마 챔버(612)가 과열되지 않도록 한다. Referring to FIG. 26, the plasma chamber 612 is provided with a cooling channel 650. The cooling channel 650 is formed around the upper chamber 612a and the lower chamber 612b, and is formed in the longitudinal direction of the tube chamber 612b. The cooling channel 650 receives coolant from a coolant supply source (not shown), and the coolant circulates along the cooling channel 650 to prevent the plasma chamber 612 from overheating.

도 28은 플라즈마 발생기의 정단면을 도시한 도면이고, 도 29는 플라즈마 발생기의 측단면을 도시한 도면이고, 도 30은 플라즈마 발생기의 튜브 방전관 단면도이다. FIG. 28 is a diagram showing a front cross-section of the plasma generator, FIG. 29 is a diagram showing a side cross-section of the plasma generator, and FIG. 30 is a cross-sectional view of a tube discharge tube of the plasma generator.

도 28 내지 도 30을 참조하면, 이온 가속 전극부(630)는 플라즈마 챔버(612)의 튜브챔버(612b) 내부에 삽입될 수 있도록 설치된다. 이온 가속 전극부(630)는 플라즈마 챔버(612)의 상부 또는 하부에서 튜브챔버(612b) 내부로 삽입되어 설치된다. 또한 도면에 도시된 바와 같이, 플라즈마 챔버(612)의 상부 및 하부 모두에서 삽입되어 설치될 수 있다. 이때, 이온 가속 전극부(630)의 이온 가속 전극의 길이 및 삽입 정도는 조절이 가능하다.28 to 30, the ion acceleration electrode unit 630 is installed so that it can be inserted into the tube chamber 612b of the plasma chamber 612. The ion acceleration electrode unit 630 is installed by being inserted into the tube chamber 612b from the upper or lower part of the plasma chamber 612. Additionally, as shown in the drawing, it can be inserted and installed at both the top and bottom of the plasma chamber 612. At this time, the length and insertion degree of the ion accelerating electrode of the ion accelerating electrode unit 630 can be adjusted.

도 31은 영구자석이 설치된 플라즈마 발생기의 튜브 방전관을 도시한 도면이다. Figure 31 is a diagram showing a tube discharge tube of a plasma generator equipped with a permanent magnet.

도 31을 참조하면, 플라즈마 챔버(612)의 튜브챔버(612b)에는 상기에서 설명한 바와 같이, 다수 개의 영구자석(630)이 설치될 수 있다. 다수 개의 영구자석(630)은 서로 다른 극성이 마주하도록 설치되어 마주 설치된 영구자석(630)에 의해 자기장이 튜브챔버(612b) 내부에 형성될 수 있도록 한다. Referring to FIG. 31, as described above, a plurality of permanent magnets 630 may be installed in the tube chamber 612b of the plasma chamber 612. A plurality of permanent magnets 630 are installed with different polarities facing each other so that a magnetic field can be formed inside the tube chamber 612b by the permanent magnets 630 installed opposite each other.

이상에서 설명된 본 발명의 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. The embodiments of the plasma generator for gas reduction of the present invention described above are merely exemplary, and various modifications and other equivalent embodiments can be made by those skilled in the art. You will know well.

그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Thus, it will be understood that the present invention is not limited to the forms mentioned in the detailed description above. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims. In addition, the present invention should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

100, 200, 290a, 290b, 300, 300a, 300b: 플라즈마 발생기
102, 202, 302: 메인 전원 공급원 104: 제1 챔버 바디
106, 106a: 제2 챔버 바디 108: 제3 챔버 바디
110, 210: 플라즈마 챔버 112, 212, 312: 챔버 바디
114, 214, 314: 가스 주입구 116, 216, 316: 가스 배출구
118: 플라즈마 120, 220, 320: 파워 트랜스포머
122, 222, 322: 페라이트 코어 124, 224, 324: 일차권선
126, 126c, 126d: 파워코일 126a, 126b: 제1, 2 파워코일
130, 130a, 130b, 130c, 130d: 이온 가속 전극부
131: 관통홀 132: 이온 가속 전극
134: 코팅층 136a, 136b: 제1, 2 커버부재
137: 오링 138: 피드부
142: 제1 이온 가속방향 144: 제2 이온 가속방향
146: 회전가속 150: 플라즈마 발생기
152: 챔버 바디 154: 가스 입구
156: 가스 출구 160: 유도코일
170, 170a, 170b, 170c: 이온 가속 전극부
172: 관통홀 195: 공정챔버
196: 서셉터 197: 피처리 기판
198: 배기펌프 212a, 212b: 제2 챔버 바디
230: 영구자석 230a, 230b: 제1, 2 영구자석 모듈
280, 280: 점화전극부 282: 점화전극
284: 절연 플레이트 286: 오링
350: 유도자석부 351: 유도자석 전원 공급원
352: 마그네틱 코어 354: 유도코일
354a: 제1 파워코일 354b: 제2 파워코일
356: 자기장100, 200, 290a, 290b, 300, 300a, 300b: Plasma generator
102, 202, 302: main power source 104: first chamber body
106, 106a: second chamber body 108: third chamber body
110, 210: Plasma chamber 112, 212, 312: Chamber body
114, 214, 314: gas inlet 116, 216, 316: gas outlet
118: Plasma 120, 220, 320: Power transformer
122, 222, 322: Ferrite core 124, 224, 324: Primary winding
126, 126c, 126d: Power coil 126a, 126b: 1st, 2nd power coil
130, 130a, 130b, 130c, 130d: Ion acceleration electrode unit
131: Through hole 132: Ion acceleration electrode
134: Coating layer 136a, 136b: First and second cover members
137: O-ring 138: Feed part
142: First ion acceleration direction 144: Second ion acceleration direction
146: Rotational acceleration 150: Plasma generator
152: chamber body 154: gas inlet
156: gas outlet 160: induction coil
170, 170a, 170b, 170c: Ion acceleration electrode unit
172: Through hole 195: Process chamber
196: susceptor 197: substrate to be processed
198: exhaust pump 212a, 212b: second chamber body
230: permanent magnet 230a, 230b: first and second permanent magnet modules
280, 280: Ignition electrode unit 282: Ignition electrode
284: Insulating plate 286: O-ring
350: Induction magnet unit 351: Induction magnet power supply source
352: magnetic core 354: induction coil
354a: first power coil 354b: second power coil
356: magnetic field

Claims (4)

가스 저감(abatement)을 위한 플라즈마 발생기에 있어서,
플라즈마를 형성하기 위한 이온화 에너지를 제공하는 플라즈마 소스; 및
상기 이온화 에너지에 의해 형성된 제1 이온 가속방향과 상이한 방향의 제2 이온 가속방향을 형성하도록 에너지를 제공하는 하나 이상의 이온 가속 전극을 포함하는 이온 가속 수단을 포함하여 이온의 운동 궤적을 변화시키는 것을 특징으로 하고,
상기 이온 가속 수단은,
일측이 제1 방향으로 연장된 봉 형상으로 형성되고, 타측이 제2 방향으로 연장된 연장부로 형성되는 이온 가속 전극;
상기 플라즈마가 내부에 형성되는 토로이달 형상의 챔버 바디에 설치되고, 절연물질로 형성되며, 상기 연장부를 상기 챔버 바디로부터 절연하는 제1, 2 커버부재; 및
상기 연장부의 일부분이 전원 공급원과 연결될 수 있도록, 상기 제1, 2 커버부재의 적어도 일부분이 관통되어 형성되는 피드부;
를 포함하는 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기.In a plasma generator for gas abatement,
A plasma source that provides ionization energy to form plasma; and
and ion acceleration means comprising at least one ion acceleration electrode providing energy to form a second ion acceleration direction different from the first ion acceleration direction formed by the ionization energy, thereby changing the motion trajectory of the ions. And,
The ion acceleration means,
an ion accelerating electrode having one side formed in a rod shape extending in a first direction and the other side formed as an extension extending in a second direction;
First and second cover members installed on a toroidal-shaped chamber body in which the plasma is formed, made of an insulating material, and insulating the extension portion from the chamber body; and
a feed portion formed through at least a portion of the first and second cover members so that a portion of the extension portion can be connected to a power source;
A plasma generator for gas reduction including. 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 소스는
환형의 플라즈마가 형성되는 토로이달 형상의 플라즈마 챔버;
상기 플라즈마 챔버의 일부가 통과하도록 장착되는 하나 이상의 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어에 커플링되는 일차권선을 갖는 파워 트랜스포머; 및
상기 일차권선에 전력을 공급하기 위한 전원 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기.According to paragraph 1,
The plasma source is
A toroidal-shaped plasma chamber in which annular plasma is formed;
a power transformer having at least one ferrite core through which a portion of the plasma chamber passes and a primary winding coupled to the ferrite core; and
A plasma generator for gas reduction, comprising a power source for supplying power to the primary winding. 제1항에 있어서,
상기 이온 가속 수단은 상기 플라즈마 내로 자기장을 형성하는 영구자석 또는 유도자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기.According to paragraph 1,
A plasma generator for gas reduction, wherein the ion acceleration means includes a permanent magnet or an induction magnet that forms a magnetic field in the plasma. 제2항에 있어서,
상기 이온 가속 전극은 상기 페라이트 코어가 장착된 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 저감을 위한 플라즈마 발생기.
According to paragraph 2,
A plasma generator for gas reduction, characterized in that the ion accelerating electrode is installed in an area where the ferrite core is mounted.