KR101542896B1 - 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기 - Google Patents

친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기 Download PDF

Info

Publication number
KR101542896B1
KR101542896B1 KR1020140052437A KR20140052437A KR101542896B1 KR 101542896 B1 KR101542896 B1 KR 101542896B1 KR 1020140052437 A KR1020140052437 A KR 1020140052437A KR 20140052437 A KR20140052437 A KR 20140052437A KR 101542896 B1 KR101542896 B1 KR 101542896B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
driving electrode
insulator
electrode
process gas
variable diameter
Prior art date
Application number
KR1020140052437A
Other languages
English (en)
Inventor
허민
강우석
이재옥
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020140052437A priority Critical patent/KR101542896B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101542896B1 publication Critical patent/KR101542896B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/205—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

공정 챔버로부터 진공 펌프를 향하는 공정 가스의 배출 경로 상에 설치되어 공정 가스에 포함된 오염 물질을 제거하는 플라즈마 반응기를 제공한다. 플라즈마 반응기는 내부로 공정 가스가 통과하는 관 모양의 접지 전극과, 접지 전극 내부의 공정 가스 스트림을 가로지르도록 절연체를 통해 접지 전극에 연결 설치되며 교류 전원부와 연결되어 교류 구동 전압을 인가받는 판 모양의 구동 전극과, 구동 전극의 표면을 덮어 보호하는 보호부를 포함한다.

Description

친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기 {PLASMA REACTOR FOR ECO-FRIENDLY PROCESSING}
본 발명은 플라즈마 반응기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정 챔버에서 발생하는 각종 오염 물질을 진공 펌프의 전단에서 분해 및 제거함으로써 친환경 공정을 이루기 위한 플라즈마 반응기에 관한 것이다.
반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 제조 라인에는 식각, 증착, 세정 등의 작업이 진행되는 공정 챔버가 설치되며, 공정 챔버는 진공 펌프와 연결되어 공정 가스를 배출하게 된다. 공정 챔버에서는 다양한 오염 물질이 배출되는데, 예를 들어 식각 공정에서는 CF4, CHF3, C2F6, C4F8 등의 온실 가스가 배출되고, 증착 공정에서는 미분해 전구체가 배출되며, 세정 공정에서는 NF3, SF6 등의 온실 가스 및 입자 부산물이 배출된다.
지구 온난화를 유발하는 온실 가스는 배출량 규체가 심해지고 있으며, 입자 부산물은 진공 펌프 내부에 축적되면서 진공 펌프의 내구성을 저하시킨다. 증착 공정에 사용되는 전구체(precursor)는 대부분 상온에서 액상이나 버블러(bubbler) 등에 의해 기화되어 증착 챔버 내부로 주입되며, 증착에 사용되지 않고 배출되는 전구체가 미분해 전구체이다. 미분해 전구체는 진공 펌프의 내부 또는 진공 펌프와 스크러버(scrubber, 세정 집진기) 사이에 축적된다.
진공 펌프의 내부는 운전 시와 비운전 시 온도 차이가 크므로 미분해 전구체는 기상과 액상의 형태가 혼재하게 되고, 그 결과 부피의 팽창-수축이 반복되면서 과다 팽창 시 폭발을 유발할 수 있다. 또한, 진공 펌프와 스크러버 사이에 축적된 미분해 전구체는 진공 펌프, 스크러버, 또는 배관 교체 시 대기 중에 노출되며, 이 중 일부는 공기와 격렬히 반응하여 화재를 일으킬 수 있다.
공정 챔버에서 배출되는 각종 오염 물질을 분해 및 제거하기 위하여 플라즈마 반응기를 이용하는 방안이 연구되고 있다. 그런데 오염 물질이 플라즈마 반응기의 내부를 관통하여 흐르는 경우, 플라즈마에 의해 분해된 전구체가 플라즈마 반응기의 절연체 표면에 증착되거나, 플라즈마에 의해 분해된 입자 부산물들 및 온실 가스로부터 분해된 불소 라디칼 등이 절연체 표면을 식각시키는 문제가 보고되고 있다. 증착에 의한 절연체의 두께 증가는 오염 물질의 분해율 저하로 이어지며, 절연체의 식각은 절연파괴를 유발하는 문제로 이어진다.
본 발명은 공정 챔버에서 발생하는 각종 오염 물질을 진공 펌프의 전단에서 분해 및 제거하기 위한 플라즈마 반응기에 있어서, 플라즈마에 의해 분해된 전구체, 입자 부산물들, 및 불소 라디칼 등이 플라즈마 반응기의 절연체에 영향을 미치지 않도록 함으로써 플라즈마 반응기의 수명을 늘리고, 오염 물질의 분해율을 높일 수 있는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는 공정 챔버로부터 진공 펌프를 향하는 공정 가스의 배출 경로 상에 설치되어 공정 가스에 포함된 오염 물질을 제거하기 위한 것으로서, 내부로 상기 공정 가스가 통과하는 관 모양의 접지 전극과, 접지 전극 내부의 공정 가스 스트림을 가로지르도록 절연체를 통해 접지 전극에 연결 설치되며 교류 전원부와 연결되어 교류 구동 전압을 인가받는 판 모양의 구동 전극과, 구동 전극의 표면을 덮어 보호하는 보호부를 포함한다.
접지 전극은 제1 관부와, 제1 관부와 교차하는 제2 관부를 포함할 수 있고, 절연체와 구동 전극 및 보호부는 제1 관부와 제2 관부의 교차 지점에 위치할 수 있다. 제1 관부는 제2 관부를 향한 일단에 가변 직경부와 확장부를 차례로 형성할 수 있고, 절연체와 구동 전극 및 보호부는 제1 관부의 공정 가스 스트림이 부딪히는 확장부의 일측에 위치할 수 있다.
가변 직경부는 제2 관부와 가까워질수록 커지는 직경을 가질 수 있으며, 확장부는 가변 직경부의 최대 직경보다 큰 직경으로 형성될 수 있다. 제2 관부는 확장부의 측면에 연결될 수 있다. 구동 전극은 원판 모양일 수 있고, 절연체는 구동 전극의 가장자리와 확장부 사이에 제공될 수 있다. 보호부는 공정 가스 스트림을 향한 구동 전극의 내면을 덮을 수 있다.
구동 전극은 가변 직경부를 향해 돌출된 돌출부를 포함할 수 있으며, 보호부는 돌출부를 포함한 구동 전극의 내면 전체를 덮을 수 있다.
다른 한편으로, 접지 전극은 한 방향으로 뻗은 단일 관부로 구성될 수 있고, 구동 전극과 보호부는 접지 전극의 내부에 위치할 수 있다. 접지 전극은 공정 가스의 이송 방향을 따라 제1 가변 직경부와 확장부 및 제2 가변 직경부를 차례로 형성할 수 있고, 구동 전극과 보호부는 확장부의 내측에 위치할 수 있다.
확장부는 접지 전극 중 가장 큰 직경을 가질 수 있으며, 제1 가변 직경부와 제2 가변 직경부는 확장부와 가까워질수록 커지는 직경을 가질 수 있다. 확장부는 원주 방향을 따라 절개부를 형성할 수 있고, 절연체는 고리 모양으로 형성되며 절개부에 고정될 수 있다.
구동 전극은 절연체의 내경보다 작은 직경의 원판으로 형성될 수 있으며, 적어도 하나의 연결부에 의해 절연체의 내측에 고정될 수 있다. 연결부는 도전체이고, 절연체를 관통하여 절연체의 외부에서 교류 전원부와 연결될 수 있다. 보호부는 접지 전극의 내측에서 구동 전극과 연결부의 표면 전체를 덮을 수 있다.
접지 전극은 구동 전극의 전방에서 그 내부로 반응 가스를 주입하는 반응 가스 주입구를 형성할 수 있다.
구동 전극은 공정 가스 스트림의 하류에서 공정 가스 스트림을 가로지르도록 위치하며, 이에 따라 공정 가스 스트림에 강한 플라즈마를 발생시켜 공정 가스에 포함된 오염 물질을 효과적으로 분해 및 제거할 수 있다. 또한, 절연체는 구동 전극을 둘러싸는 고리 모양으로서 공정 가스와 접촉하는 표면적을 최소화할 수 있으므로, 절연체를 손상을 방지하여 플라즈마 반응기의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 구비한 공정 설비의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시한 플라즈마 반응기 중 구동 전극에 인가되는 구동 전압의 파형 예시를 나타낸 도면이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시한 플라즈마 반응기 중 구동 전극과 절연체 및 보호부의 사시도이다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 구비한 공정 설비의 구성도이다. 도 1의 공정 설비는 반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 저압 공정 설비일 수 있다.
도 1을 참고하면, 공정 설비(100)는 식각, 증착, 및 세정 등의 작업이 진행되는 공정 챔버(11)와, 배관(13)을 통해 공정 챔버(11)와 연결되며 공정 챔버(11)에서 사용된 공정 가스를 배출시키는 진공 펌프(12)와, 공정 챔버(11)와 진공 펌프(12) 사이에 설치되는 플라즈마 반응기(210)를 포함한다. 플라즈마 반응기(210)는 배관(13)을 접지 전극으로 사용할 수 있다.
플라즈마 반응기(210)는 진공 펌프(12)의 전방에 위치하며, 그 내부는 공정 챔버(11)와 같은 저압 상태를 유지한다. 여기서, 저압은 대략 0.1 Torr 내지 10 Torr의 범위에 속하는 압력을 의미하나, 전술한 범위로 한정되지 않는다. 플라즈마 반응기(210)는 그 내부로 반응 가스를 주입하는 반응 가스 주입구(14)를 포함한다. 반응 가스는 O2와 H2O 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 반응 가스를 이송하는 케리어 가스로서 아르곤, 헬륨, 질소 등이 사용될 수 있다.
플라즈마 반응기(210)는 그 내부에 저압 고온의 플라즈마를 생성하여 공정 가스에 포함된 각종 오염 물질(온실 가스, 미분해 전구체, 및 입자 부산물 등)을 분해한다. 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.
다음에 설명하는 제1 내지 제3 실시예의 플라즈마 반응기(210, 220, 230)는 용량성 결합 플라즈마(capacitively coupled plasma) 방식으로 플라즈마를 발생시키고, 교류(AC) 전원 장치를 구비하며, 절연체의 손상을 최소화하면서 방전 효율을 높이기 위한 구조를 가진다. 이러한 특성들로 인해 플라즈마 반응기의 설치 및 유지 비용을 줄일 수 있고, 오염 물질의 분해 성능을 높일 수 있으며, 플라즈마 반응기의 사용 수명을 늘릴 수 있다.
도 2 내지 도 9를 참고하여 제1 내지 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 세부 구조와 작용에 대해 설명한다.
도 2와 도 3은 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 사시도와 단면도이고, 도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 제1 실시예의 플라즈마 반응기(210)는 내부로 공정 가스가 통과하는 관 모양의 접지 전극(20)과, 공정 가스 스트림(300)을 가로지르도록 절연체(30)를 통해 접지 전극(20)에 연결 설치되는 판 모양의 구동 전극(40)과, 구동 전극(40)의 내면을 덮어 보호하는 보호부(50)를 포함한다.
접지 전극(20)은 서로 교차하는, 예를 들어 직교하는 두 개의 관부(21, 22)로 구성된다. 접지 전극(20)은 공정 챔버(11)와 연결되는 제1 관부(21)와, 제1 관부(21)와 교차하며 진공 펌프(12)와 연결되는 제2 관부(22)로 구성된다. 제1 관부(21)는 지면과 수직하게 설치될 수 있고, 제2 관부(22)는 지면과 나란하게 설치될 수 있다. 도 1에 도시한 반응 가스 주입구(14)는 제1 관부(21)에 형성된다. 도 2에서는 편의상 반응 가스 주입구의 도시를 생략하였다. 공정 챔버(11)와 진공 펌프(12)를 연결하는 배관(13)이 접지되어 접지 전극(20)으로 기능할 수 있다.
제1 관부(21)는 제2 관부(22)를 향한 일단에 가변 직경부(211)와 확장부(212)를 형성할 수 있다. 가변 직경부(211)는 제2 관부(22)와 가까워질수록 커지는 직경을 가지며, 일정한 비율로 변하는 직경을 가질 수 있다. 확장부(212)는 가변 직경부(211)의 후단에 연결되고, 가변 직경부(211)의 최대 직경보다 큰 직경을 가진다. 가변 직경부(211)를 제외한 제1 관부(21) 전체는 균일 직경으로 형성된다. 제2 관부(22)는 확장부(212)의 측면에 연결된다.
구동 전극(40)은 공정 가스 스트림(300)이 부딪히는 확장부(212)의 일측(도면을 기준으로 하측)에 제공된다. 이를 위해 확장부(212)의 하측에 원형의 개구부가 형성되고, 이 개구부에 절연체(30)와 구동 전극(40)이 고정된다. 구동 전극(40)은 원판 모양으로서 가변 직경부(211)의 최대 직경보다 큰 직경을 가질 수 있으며, 구동 전극(40)의 가장자리를 따라 고리 모양의 절연체(30)가 배치되어 접지 전극(20)과 구동 전극(40)을 절연시킨다.
구동 전극(40)은 교류 전원부(41)와 연결되어 플라즈마 방전에 필요한 구동 전압을 인가받는다. 구동 전극(40)과 접지 전극(20)은 스테인리스 강 같은 금속으로 제조될 수 있고, 절연체(30)는 알루미나, 유리, 또는 석영 등으로 제조될 수 있다.
보호부(50)는 공정 가스 스트림(300)을 향한 구동 전극(40)의 내면을 덮어 보호한다. 보호부(50)는 양극 산화막 또는 절연막일 수 있다. 보호부(50)가 양극 산화막인 경우 구동 전극(40)은 알루미늄과 같이 양극산화 처리가 가능한 금속으로 제조된다.
전술한 구성의 플라즈마 반응기(210)에서 구동 전극(40)과 보호부(50)는 제1 관부(21)와 제2 관부(22)의 교차 지점에 위치한다. 따라서 제1 관부(21)에서 하강하는 공정 가스 스트림(300)은 구동 전극(40) 표면의 보호부(50)에 부딪혀 그 경로가 꺾이며, 가변 직경부(211) 및 확장부(212) 내부에 생성되는 플라즈마에 의해 오염 물질이 분해 제거된 후 제2 관부(22)를 통해 진공 펌프(12)로 유입된다.
구동 전극(40)은 교류 전원부(41)와 연결되어 수 kHz 내지 수백 kHz(예를 들어 1 kHz 내지 999 kHz) 주파수의 고전압을 인가받는다. 도 5는 도 2에 도시한 플라즈마 반응기 중 구동 전극에 인가되는 구동 전압의 파형 예시를 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, 구동 전극(40)에 인가되는 구동 전압(Vs)은 1 kHz 내지 999 kHz 주파수의 고전압으로서 운전 전압은 양의 값(1/2Vs)과 음의 값(-1/2Vs)이 주기적으로 변하는 형태를 나타낸다. 도 5에서는 사각 파형을 예로 들어 도시하였으나, 삼각 파형 및 싸인(sine) 파형 등 다양한 파형이 적용될 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참고하면, 구동 전극(40)에 전술한 구동 전압을 인가하면 구동 전극(40)과 접지 전극(20)의 전압 차에 의해 플라즈마 반응기(210) 내부, 구체적으로 구동 전극(40)과 마주하는 가변 직경부(211) 및 확장부(212) 내부에 플라즈마 방전이 유도된다. 방전은 운전 전압이 내부 기체의 항복 전압보다 높을 때 발생한다. 이때 보호부(50)는 유전체이기도 하므로 방전 전류는 시간에 따라 계속 증가하다가 보호부(50) 표면에 벽전하가 쌓이는 양이 많아짐에 따라 감소한다.
즉 방전 개시 이후 방전 전류가 높아짐에 따라 플라즈마 내부의 공간 전하들이 보호부(50) 표면에 쌓여 벽전하가 생성되며, 보호부(50)의 벽전압에 의해 시간이 지남에 따라 방전이 약해진다. 플라즈마 방전은 인가 전압이 유지되는 동안 생성과 유지 및 소멸 과정을 반복한다. 따라서 방전은 아크(arc)로 전이되지 않고 글로우(glow) 영역에 머물면서 공정 챔버에서 배출된 오염 물질을 제거한다.
이때 구동 전극(40)은 제1 관부(21)의 가변 직경부(211)와 마주하고 있으므로 플라즈마 방전이 유도될 때 방전 패스가 단축된다. 즉 가변 직경부(211)가 일부 대향 방전과 유사한 효과를 유발한다. 따라서 같은 소비 전력에서 보다 강한 플라즈마가 생성되므로 방전 효율을 높일 수 있다.
또한, 구동 전극(40)이 제1 관부(21)를 이동하는 공정 가스 스트림(300)의 하류에서 공정 가스 스트림(300)과 마주하도록 위치하므로 공정 가스 스트림(300)은 보호부(50)에 부딪혀 사방으로 확산되면서 그 경로가 수평 방향으로 꺾인다. 그리고 제2 관부(22)는 확장부(212)의 일 측면에만 연결되어 있으므로 보호부(50)에 부딪힌 공정 가스 스트림(300)이 제2 관부(22)로 유입되기까지 일정한 시간이 걸린다. 따라서 플라즈마 영역에 대한 공정 가스의 체류 시간을 늘릴 수 있고, 그 결과 오염 물질의 분해율을 높일 수 있다.
또한, 절연체(30)는 구동 전극(40)을 둘러싸는 원판(고리) 모양으로서 공정 가스와 접촉하는 표면적이 최소화된다. 따라서 고가인 절연체(30) 사용을 최소화하여 재료 비용을 낮출 수 있으며, 플라즈마에 의해 분해된 입자 부산물들과 온실 가스로부터 분해된 불소 라디칼 등이 절연체(30) 표면을 식각시키는 현상을 줄임으로써 플라즈마 반응기(210)의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 6a와 도 6b를 참고하면, 제2 실시예의 플라즈마 반응기(220)는 구동 전극(40)의 내면에 돌출부(42)가 형성된 것을 제외하고 전술한 제1 실시예와 같은 구성으로 이루어진다. 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용하며, 아래에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해 주로 설명한다.
돌출부(42)는 가변 직경부(211)를 향한 구동 전극(40)의 내면 중앙에 위치하며, 보호부(50)가 돌출부(42)를 포함한 구동 전극(40)의 내면 전체를 덮어 보호한다. 제1 관부(21)를 향한 돌출부(42)의 상단은 가변 직경부(211)의 상단 아래에 위치하여 돌출부(42)를 포함한 구동 전극(40) 전체는 가변 직경부(211)와 확장부(212) 내측에 위치한다.
돌출부(42)는 원기둥 모양으로 형성될 수 있고(도 6a), 가변 직경부(211)의 최소 직경보다 작은 직경으로 형성된다. 다른 한편으로, 돌출부(42)는 구동 전극(40)으로부터 멀어질수록 작아지는 직경을 가질 수 있으며(도 6b), 가변 직경부(211)와 동일한 측면 기울기를 구비하여 가변 직경부(211)와 일정한 거리를 두고 마주할 수 있다.
제2 실시예의 플라즈마 반응기(220)는 구동 전극(40)으로부터 공정 가스의 상류 방향으로 돌출된 돌출부(42)를 구비하며, 돌출부(42)로 인해 구동 전극(40)과 접지 전극(20) 사이의 방전 패스를 단축시켜 구동 전극(40) 위로 보다 강한 플라즈마를 생성할 수 있다.
도 7과 도 8은 각각 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 사시도와 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시한 플라즈마 반응기 중 구동 전극과 절연체 및 보호부의 사시도이다.
도 7 내지 도 9를 참고하면, 제3 실시예의 플라즈마 반응기(230)는 접지 전극(20)이 한 방향으로 뻗은 단일 관부로 구성되면서 구동 전극(40)이 접지 전극(20)의 내측에 위치하는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예와 유사한 구성으로 이루어진다. 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용하며, 아래에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해 주로 설명한다.
접지 전극(20)은 그 전체가 단일 관부로 구성되고, 지면과 수직하게 설치될 수 있다. 접지 전극(20)은 공정 가스의 흐름 방향을 따라 제1 가변 직경부(23)와 확장부(24) 및 제2 가변 직경부(25)를 순차적으로 형성한다. 제1 및 제2 가변 직경부(23, 25)는 확장부(24)와 가까워질수록 커지는 직경을 가지며, 일정한 비율로 변하는 직경을 가질 수 있다. 두 개의 가변 직경부(23, 25)는 같은 길이와 같은 기울기로 형성될 수 있다.
확장부(24)는 접지 전극(20) 가운데 직경이 가장 큰 부분이다. 확장부(24)는 원주 방향을 따라 절개부를 형성하며, 절개부에 고리 모양의 절연체(30)가 고정된다. 구동 전극(40)은 절연체(30)의 내경보다 작은 직경을 가지는 원판 모양으로 형성되고, 적어도 하나의 연결부(43)에 의해 절연체(30)의 내측에 고정되어 지정된 위치를 유지한다.
연결부(43)는 구동 전극(40)과 같은 도전체이며, 절연체(30)를 관통하여 그 일부가 절연체(30)의 외부로 확장된다. 연결부(43)는 확장부(24) 외측에서 교류 전원부(41)와 접속되어 구동 전극(40)과 교류 전원부(41)를 통전시킨다. 보호부(50)가 접지 전극(20)의 내측에서 구동 전극(40)과 연결부(43)의 표면 전체를 덮어 보호한다.
구동 전극(40)은 절연체(30)와 일정한 거리를 두고 위치하여 그 사이의 공간을 통해 공정 가스를 배출시키며, 절연체(30)와 연결부(43)에 의해 확장부(24) 내측에 고정되어 접지 전극(20) 내부에서 공정 가스 스트림(300)을 가로지른다.
구동 전극(40)에 교류 구동 전압을 인가하면 구동 전극(40)과 접지 전극(20)의 전압 차에 의해 제1 가변 직경부(23)와 구동 전극(40) 사이 및 구동 전극(40)과 제2 가변 직경부(25) 사이에 플라즈마가 생성된다. 즉 공정 가스의 이동 경로를 따라 두 개의 플라즈마가 생성된다.
공정 챔버(11)에서 사용된 공정 가스는 접지 전극(20)을 따라 하강하는데, 제1 가변 직경부(23)를 통과한 공정 가스는 구동 전극(40) 표면의 보호부(50)에 부딪혀 그 경로가 꺾이고, 구동 전극(40)과 절연체(30) 사이의 공간을 통해 제2 가변 직경부(25)로 유입되어 하강한다. 공정 가스에 포함된 오염 물질은 제1 가변 직경부(23) 내측의 플라즈마를 통과하면서 1차로 분해 및 제거되며, 여기에서 미분해된 오염 물질은 제2 가변 직경부(25) 내측의 플라즈마를 통과하면서 2차로 분해 및 제거된다.
이와 같이 제3 실시예의 플라즈마 반응기(230)는 접지 전극(20) 내부에 두 개의 플라즈마를 생성하여 공정 가스에 포함된 오염 물질을 2차에 걸쳐 분해 및 제거한다. 그 결과 오염 물질의 분해 성능을 효과적으로 높일 수 있다. 이때 제1 및 제2 가변 직경부(23, 25)는 접지 전극(20)과 구동 전극(40)의 방전 패스를 단축시키는 기능을 하며, 방전 가스와 접촉하는 절연체(30)의 표면적을 줄여 플라즈마 반응기(230)의 수명을 연장시킬 수 있다.
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.
100: 공정 설비 11: 공정 챔버
12: 진공 펌프 13: 배관
210, 220, 230: 플라즈마 반응기 20: 접지 전극
21: 제1 관부 22: 제2 관부
211: 가변 직경부 212, 24: 확장부
23: 제1 가변 직경부 25: 제2 가변 직경부
30: 절연체 40: 구동 전극
50: 보호부

Claims (13)

  1. 공정 챔버로부터 진공 펌프를 향하는 공정 가스의 배출 경로 상에 설치되어 공정 가스에 포함된 오염 물질을 제거하는 플라즈마 반응기에 있어서,
    내부로 상기 공정 가스가 통과하는 관 모양의 접지 전극;
    상기 접지 전극 내부의 공정 가스 스트림을 가로지르도록 상기 공정 가스의 배출 경로 중심에 위치하는 판 모양의 구동 전극; 및
    상기 구동 전극의 표면을 덮어 보호하는 보호부
    를 포함하며,
    상기 구동 전극은 절연체를 통해 상기 접지 전극에 연결 설치되고, 교류 전원부와 연결되어 교류 구동 전압을 인가받는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접지 전극은 제1 관부와, 제1 관부와 교차하는 제2 관부를 포함하며,
    상기 절연체와 상기 구동 전극 및 상기 보호부는 상기 제1 관부와 상기 제2 관부의 교차 지점에 위치하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 관부는 상기 제2 관부를 향한 일단에 가변 직경부와 확장부를 차례로 형성하며,
    상기 절연체와 상기 구동 전극 및 상기 보호부는 상기 제1 관부의 공정 가스 스트림이 부딪히는 상기 확장부의 일측에 위치하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가변 직경부는 상기 제2 관부와 가까워질수록 커지는 직경을 가지며,
    상기 확장부는 상기 가변 직경부의 최대 직경보다 큰 직경으로 형성되고,
    상기 제2 관부는 상기 확장부의 측면에 연결되는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 구동 전극은 원판 모양이고,
    상기 절연체는 상기 구동 전극의 가장자리와 상기 확장부 사이에 제공되며,
    상기 보호부는 상기 공정 가스 스트림을 향한 상기 구동 전극의 내면을 덮는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동 전극은 상기 가변 직경부를 향해 돌출된 돌출부를 포함하며,
    상기 보호부는 상기 돌출부를 포함한 상기 구동 전극의 내면 전체를 덮는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 접지 전극은 한 방향으로 뻗은 단일 관부로 구성되고,
    상기 구동 전극과 상기 보호부는 상기 접지 전극의 내부에 위치하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접지 전극은 상기 공정 가스의 이송 방향을 따라 제1 가변 직경부와 확장부 및 제2 가변 직경부를 차례로 형성하고,
    상기 구동 전극과 상기 보호부는 상기 확장부의 내측에 위치하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 확장부는 상기 접지 전극 중 가장 큰 직경을 가지며,
    상기 제1 가변 직경부와 상기 제2 가변 직경부는 상기 확장부와 가까워질수록 커지는 직경을 가지는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 확장부는 원주 방향을 따라 절개부를 형성하고,
    상기 절연체는 고리 모양으로 형성되며 상기 절개부에 고정되는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구동 전극은 상기 절연체의 내경보다 작은 직경의 원판으로 형성되며, 적어도 하나의 연결부에 의해 상기 절연체의 내측에 고정되는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연결부는 도전체이고, 상기 절연체를 관통하여 상기 절연체의 외부에서 상기 교류 전원부와 연결되며,
    상기 보호부는 상기 접지 전극의 내측에서 상기 구동 전극과 상기 연결부의 표면 전체를 덮는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 접지 전극은 상기 구동 전극의 전방에서 그 내부로 반응 가스를 주입하는 반응 가스 주입구를 형성하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.
KR1020140052437A 2014-04-30 2014-04-30 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기 KR101542896B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140052437A KR101542896B1 (ko) 2014-04-30 2014-04-30 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140052437A KR101542896B1 (ko) 2014-04-30 2014-04-30 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101542896B1 true KR101542896B1 (ko) 2015-08-07

Family

ID=53886684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140052437A KR101542896B1 (ko) 2014-04-30 2014-04-30 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101542896B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101299709B1 (ko) 2012-03-26 2013-08-26 한국기계연구원 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101299709B1 (ko) 2012-03-26 2013-08-26 한국기계연구원 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101589624B1 (ko) 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기
US9472381B2 (en) Plasma reactor for abatement of hazardous material
EP2312612B1 (en) Plasma reactor for abating hazardous materials and driving method thereof
KR101065013B1 (ko) 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기 및 이의 구동 방법
KR101278682B1 (ko) 비균일 직경을 가지는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기
EP2581925B1 (en) Plasma reactor for removal of contaminants
JP2020188010A (ja) ホール効果が促進された容量結合プラズマ源、軽減システム、および真空処理システム
KR101642129B1 (ko) 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기
TW201736638A (zh) 含有重原子之化合物的電漿減量
US9211500B2 (en) Plasma reactor for abating hazardous material
KR101063515B1 (ko) 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기
KR101611955B1 (ko) 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리 플라즈마 반응기
CN110863989B (zh) 具有远程等离子体装置的真空泵系统
KR101026457B1 (ko) 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템
KR101703993B1 (ko) 아크 플라즈마 반응기를 구비한 저압 공정 설비
KR101542896B1 (ko) 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기
KR101609346B1 (ko) 플라즈마 발생장치
KR101299709B1 (ko) 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기
KR101980840B1 (ko) 오염 물질 제거율 향상을 위한 저압 플라즈마 반응기
KR20170064293A (ko) 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기
KR101607637B1 (ko) 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기
KR101299710B1 (ko) 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기
KR102100764B1 (ko) 플라즈마 반응기
KR101367376B1 (ko) 금속 유기물 화학기상 증착장치
KR20210084046A (ko) 플라즈마 세정장치 및 이를 구비한 반도체 공정설비

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant