KR101607637B1 - 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기 - Google Patents
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Abstract
공정 챔버에서 발생하는 각종 유해 물질을 진공 펌프의 전단에서 분해 및 제거하기 위한 플라즈마 반응기를 제공한다. 플라즈마 반응기는 내부 공간을 가지는 절연체와, 절연체의 적어도 한 단부에 연결되는 접지 전극과, 절연체의 외면에 고정되고 전원부와 연결되어 교류(AC) 또는 고주파(RF) 전압을 인가받는 구동 전극과, 산소를 포함하는 제1 반응가스 주입을 위한 제1 주입부와, 수소 또는 탄화수소를 포함하는 제2 반응가스 주입을 위한 제2 주입부를 포함한다. 제1 주입부와 제2 주입부는 서로 이격되며, 제1 반응가스와 제2 반응가스 중 어느 하나는 다른 하나보다 플라즈마에 의해 먼저 해리된다.
Description
본 발명은 플라즈마 반응기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정 챔버에서 배출되는 각종 유해 물질을 진공 펌프의 전단에서 분해 및 제거함으로써 친환경 공정을 구현하기 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 가스에는 다양한 유해 물질이 포함되는데, 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 규제가 심해지고 있고, 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 노출되는데, 이 중 일부는 공기와 격렬히 반응하여 화재를 일으킬 수 있다.
공정 챔버에서 배출되는 각종 유해 물질을 분해 및 제거하기 위하여 진공 펌프의 전단에 플라즈마 반응기를 설치하는 기술이 연구 개발되고 있다. 플라즈마를 이용한 유해 물질의 분해 과정에서 온실 가스의 안정화를 위해서는 산소 라디칼과 수소 라디칼이 필요하며, 이를 위해 종래에는 플라즈마 반응기의 전단에 수증기(H2O)를 투입하는 방식이 일반적이다.
그런데 수증기를 투입하는 방식은 공정의 안전성 측면에서 우수하나, 온실 가스의 분해율이 낮고, 산소와 수소의 양을 개별적으로 조절할 수 없는 단점이 있다. 또한, 수증기의 투입량을 정밀하게 조절하는데 기술적인 어려움이 있으며, 물을 기화시키기 위한 버블러(bubbler)와 같은 추가 장비가 요구되므로 전체 설비가 복잡해지는 한계가 있다.
본 발명은 공정 챔버에서 발생하는 각종 유해 물질을 진공 펌프의 전단에서 분해 및 제거하기 위한 플라즈마 반응기에 있어서, 수증기를 사용하지 않고도 공정의 안전성을 확보하면서 온실 가스의 분해율을 높일 수 있고, 버블러와 같은 추가 장비를 필요로 하지 않아 전체 설비를 단순화할 수 있는 친환경 공정을 위한 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 유해 물질을 제거하며, 내부로 공정 가스가 통과하는 관 모양의 절연체와, 공정 챔버를 향한 절연체의 전단에 연결되는 제1 접지 전극과, 진공 펌프를 향한 절연체의 후단에 연결되는 제2 접지 전극과, 절연체의 외면에 고정되고 전원부와 연결되어 교류(AC) 또는 고주파(RF) 전압을 인가받는 구동 전극을 포함한다. 제1 접지 전극은 공정 가스의 이송 방향을 따라 제1 반응가스 주입을 위한 제1 주입부와 제2 반응가스 주입을 위한 제2 주입부를 이격 배치하여 제1 반응가스와 제2 반응가스가 플라즈마 내부에 머무는 시간에 차이를 가지게 한다.
제1 접지 전극과 제2 접지 전극은 절연체를 향한 단부에 가변 직경부를 형성할 수 있고, 가변 직경부는 절연체와 가까워질수록 커지는 직경을 가질 수 있다. 제2 접지 전극은 공정 가스의 이송 방향을 따라 절연체의 내부 중심과 마주하는 대향부를 포함할 수 있으며, 제2 접지 전극의 내벽과 대향부 사이에 공간이 제공되어 공정 가스를 배출할 수 있다.
제2 접지 전극은 대향부 주위로 확장부를 형성할 수 있고, 대향부는 확장부를 제외한 제2 접지 전극의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 확장부는 파티클 포집함으로 기능할 수 있다. 파티클 포집함 내부에서 대향부의 하면과 제2 접지 전극 사이에 지지부가 위치할 수 있고, 지지부는 공정 가스를 배출시키기 위한 적어도 하나의 개구부를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는 공정 챔버로부터 진공 펌프를 향하는 공정 가스의 배출 경로 상에 연결 설치되어 공정 가스에 포함된 유해 물질을 제거하며, 진공 펌프의 전단에 위치하고 진공 펌프를 향한 제1 단부와 그 반대측의 제2 단부를 포함하는 관 모양의 제1 접지 전극과, 제1 접지 전극의 측면에 접속되며 공정 가스를 이송하는 관 모양의 제2 접지 전극과, 제2 단부에 연결 설치되는 절연체와, 절연체의 외면에 고정되고 전원부와 연결되어 교류(AC) 또는 고주파(RF) 전압을 인가받는 구동 전극을 포함한다. 제2 접지 전극은 제1 반응가스 주입을 위한 제1 주입부를 구비하고, 절연체는 제2 반응가스 주입을 위한 제2 주입부를 구비하며, 제1 반응가스와 제2 반응가스는 플라즈마 내부에 머무는 시간에 차이를 가진다.
절연체는 제2 단부에 고정되고 제1 접지 전극과 나란한 관 모양의 제1 절연부와, 제2 주입부를 구비하면서 제1 절연부의 단부를 덮는 판 모양의 제2 절연부를 포함할 수 있다.
제2 단부와 제1 절연부의 직경은 제1 단부의 직경보다 클 수 있고, 제1 접지 전극은 제1 단부와 접하는 균일 직경부와, 제2 단부와 접하는 가변 직경부를 포함할 수 있다. 가변 직경부의 길이는 균일 직경부의 길이보다 작을 수 있고, 제2 접지 전극은 가변 직경부와 접하는 균일 직경부의 끝부분에 접속될 수 있다.
제1 접지 전극은 제1 단부와 제2 접지 전극 사이에서 공정 가스의 이송 방향을 따라 절연체의 내부 중심과 마주하는 대향부를 할 수 있다. 대향부는 제1 접지 전극의 내경보다 작은 직경을 가지는 원판 모양이거나, 제1 접지 전극의 내벽에 고정된 관 모양이면서 절연체로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 개구부를 형성할 수 있다.
대향부를 둘러싸는 제1 접지 전극의 일부가 확장되어 파티클 포집함으로 기능할 수 있다. 파티클 포집함 내부에서 대향부의 하면과 제1 접지 전극 사이에 지지부가 위치할 수 있고, 지지부는 공정 가스를 배출시키기 위한 적어도 하나의 개구부를 형성할 수 있다. 제2 접지 전극과 마주하는 제1 접지 전극의 일 측면에 끝이 막힌 관 부재가 부착되어 공정 가스의 잔류 시간을 늘릴 수 있다.
제1 반응가스와 제2 반응가스 중 어느 하나는 산소를 포함하고, 다른 하나는 수소 또는 탄화수소를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는 공정 챔버로부터 진공 펌프를 향하는 공정 가스의 배출 경로 상에 설치되어 공정 가스에 포함된 유해 물질을 제거하며, 내부 공간을 가지는 절연체와, 절연체의 적어도 한 단부에 연결되는 접지 전극과, 절연체의 외면에 고정되고 전원부와 연결되어 교류(AC) 또는 고주파(RF) 전압을 인가받는 구동 전극과, 산소를 포함하는 제1 반응가스 주입을 위한 제1 주입부와, 제1 주입부와 이격되고 수소 또는 탄화수소를 포함하는 제2 반응가스 주입을 위한 제2 주입부를 포함한다. 제1 반응가스와 제2 반응가스 중 어느 하나는 다른 하나보다 플라즈마에 의해 먼저 해리된다.
플라즈마 반응기는 산소 공급원과 수소(또는 탄화수소) 공급원을 따로 구비하고, 두 개의 주입부를 통해 두 종류의 반응가스를 나누어 주입함으로써 반응가스로 수증기를 사용하는 종래 기술 대비 공정 가스에 포함된 유해 물질의 분해율을 효과적으로 높일 수 있다. 이와 더불어 산소와 수소(또는 탄화수소)의 해리 시간에 차이를 두어 폭발 한계를 피할 수 있으므로 공정의 안전성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 포함하는 공정 설비의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 3은 반응가스의 종류에 따른 사불화탄소(CF4)의 분해율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시한 플라즈마 반응기의 작동 상태를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 포함하는 공정 설비의 구성도이다.
도 9는 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 11은 도 10의 Ⅱ-Ⅱ선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제7 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제8 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 3은 반응가스의 종류에 따른 사불화탄소(CF4)의 분해율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시한 플라즈마 반응기의 작동 상태를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 포함하는 공정 설비의 구성도이다.
도 9는 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 11은 도 10의 Ⅱ-Ⅱ선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제7 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제8 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
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 포함하는 공정 설비의 구성도이다. 도 1의 공정 설비는 반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 제조를 위한 저압 공정 설비일 수 있다.
도 1을 참고하면, 공정 설비(100)는 식각, 증착, 세정 등의 작업이 이루어지는 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 0.1Torr 내지 10Torr의 범위에 속하는 압력을 의미하나, 전술한 범위로 한정되지 않는다. 플라즈마 반응기(210)는 그 내부로 두 종류의 반응가스를 나누어 주입하는 두 개의 주입부(21, 22)를 포함한다. 반응가스는 아르곤, 헬륨, 질소 등의 케리어 가스와 함께 플라즈마 반응기(210) 내부로 주입될 수 있다.
플라즈마 반응기(210)는 그 내부에 저압의 플라즈마를 생성하여 공정 가스에 포함된 각종 유해 물질 또는 오염 물질(온실 가스, 미분해 전구체, 입자 부산물 등)을 분해한다. 분해된 성분들은 반응가스와 화학 결합하여 무해한 원소로 변한다. 플라즈마는 반응 종들(reactive species)과 고에너지 전자들을 풍부하게 함유하고 있으므로 유해 물질의 분해된 성분들과 반응가스간 화학 반응을 촉진시킨다.
다음에 설명하는 제1 내지 제8 실시예의 플라즈마 반응기는 용량성 결합 플라즈마(capacitively coupled plasma) 방식으로 플라즈마를 발생시키고, 교류(AC) 또는 고주파(RF) 전원부를 구비하며, 방전 효율을 높이기 위한 전극 구조를 가진다. 또한, 수증기(H2O) 대신 두 종류의 반응가스(산소와 수소, 또는 산소와 탄화수소)를 나누어 주입함으로써 유해 물질의 분해율을 높이는 구조를 가진다.
도 2 내지 도 14를 참고하여 제1 내지 제8 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 세부 구조와 작용에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 2를 참고하면, 제1 실시예의 플라즈마 반응기(210)는 내부로 공정 가스가 통과하는 관 모양의 절연체(30)와, 공정 챔버(11)를 향한 절연체(30)의 전단에 연결되는 제1 접지 전극(41)과, 진공 펌프(12)를 향한 절연체(30)의 후단에 연결되는 제2 접지 전극(42)과, 절연체(30)의 외면에 고정되는 구동 전극(50)을 포함한다. 구동 전극(50)은 전원부(51)와 연결되어 교류(AC) 또는 고주파(RF) 전압을 인가받는다.
제1 접지 전극(41)은 공정 챔버(11)와 절연체(30)를 연결하는 배관일 수 있고, 제2 접지 전극(42)은 절연체(30)와 진공 펌프(12)를 연결하는 배관일 수 있다. 즉 배관이 접지되어 제1 접지 전극(41)과 제2 접지 전극(42)으로 기능할 수 있다. 제1 접지 전극(41)은 제1 반응가스 주입을 위한 제1 주입부(21)와, 제2 반응가스 주입을 위한 제2 주입부(22)를 형성한다.
절연체(30)와 구동 전극(50)은 일정한 직경을 지닌 원통 모양으로 형성되며, 구동 전극(50)은 절연체(30)보다 작은 길이로 형성되어 공정 가스의 흐름 방향을 따라 제1 및 제2 접지 전극(41, 42)과 소정의 거리를 두고 이격된다. 절연체(30)는 알루미나, 유리, 석영 등의 유전체로 제조될 수 있고, 구동 전극(50)과 제1 및 제2 접지 전극(41, 42)은 스테인리스 강 등의 금속으로 제조될 수 있다.
공정 가스는 제1 접지 전극(41)과 절연체(30) 및 제2 접지 전극(42)의 내부를 순차적으로 통과한다. 제1 접지 전극(41)과 절연체(30) 및 제2 접지 전극(42)이 한 방향으로 이어진 관을 형성함에 따라, 플라즈마 반응기(210)는 반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 제조 라인에 이미 설치된 공정 챔버(11)와 진공 펌프(12) 사이의 배관(13)에 용이하게 설치될 수 있다.
제1 접지 전극(41)과 제2 접지 전극(42)은 가변 직경부(411, 421)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 접지 전극(41, 42)의 가변 직경부(411, 421)는 절연체(30)와 가까워질수록 커지는 직경을 가지며, 일정한 비율로 변하는 직경을 가질 수 있다. 두 개의 가변 직경부(411, 421)는 같은 길이와 같은 기울기로 형성될 수 있다.
가변 직경부(411, 421)는 절연체(30)와 바로 접하거나 절연체(30)와 소정의 거리를 두고 이격될 수 있다. 도 2에서는 가변 직경부(411, 421)가 절연체(30)와 바로 접하는 경우를 예로 들어 도시하였다. 가변 직경부(411, 421)를 제외한 제1 및 제2 접지 전극(41, 42)의 나머지 부분은 균일 직경으로 형성될 수 있다.
구동 전극(50)은 전원부(51)와 연결되어 교류(AC) 또는 고주파(RF) 전압을 인가받는다. 구동 전압은 수 kHz 내지 수십 MHz의 주파수를 가질 수 있으며, 양의 값과 음의 값이 주기적으로 변하는 사각 파형, 삼각 파형, 또는 싸인(sine) 파형 등이 적용될 수 있다.
구동 전극(50)에 구동 전압을 인가하면 구동 전극(50)과 제1 및 제2 접지 전극(41, 42)의 전압 차에 의해 플라즈마 반응기(210) 내부에 플라즈마 방전이 유도된다. 방전은 운전 전압이 내부 기체의 항복 전압보다 높을 때 발생한다. 이때 절연체(30)는 유전체이기도 하므로 방전 전류는 시간에 따라 계속 증가하다가 절연체(30) 표면에 벽전하가 쌓이는 양이 많아짐에 따라 감소한다.
즉 방전 개시 이후 방전 전류가 높아짐에 따라 플라즈마 내부의 공간 전하들이 절연체(30) 표면에 쌓여 벽전하가 생성되며, 절연체(30)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 챔버(11)에서 배출된 오염 물질을 제거한다.
이 과정에서 제1 및 제2 접지 전극(41, 42)이 가변 직경부(411, 421)를 포함하고 있으므로 플라즈마 방전이 유도될 때 방전 패스가 단축된다. 즉 제1 및 제2 접지 전극(41, 42)의 가변 직경부(411, 421)가 일부 대향 방전과 유사한 효과를 유발한다. 따라서 동일한 소비 전력에서 보다 강한 플라즈마가 생성되므로 플라즈마 방전 효율을 높인다. 도 2에 플라즈마 발생 영역을 표시하였다. 플라즈마는 제1 접지 전극(41)과 절연체(30) 및 제2 접지 전극(42)의 내부에 걸쳐 길게 형성된다.
또한, 제1 접지 전극(41)은 수증기(H2O)를 투입하는 종래 구조와 달리 제1 반응가스를 주입하는 제1 주입부(21)와, 제2 반응가스를 주입하는 제2 주입부(22)를 별도로 형성한다. 제1 반응가스와 제2 반응가스 중 어느 하나는 산소(O2)이고, 다른 하나는 수소(H2) 또는 탄화수소(CxHy)이다. 탄화수소는 예를 들어 메탄(CH4)일 수 있다.
제1 반응가스와 제2 반응가스는 플라즈마를 이용한 유해 물질의 분해 과정에서 온실 가스를 안정화시키는 산소 라디칼과 수소 라디칼의 공급원으로 기능한다. 이때 제1 주입부(21)와 제2 주입부(22)는 공정 가스의 흐름 방향을 따라 서로간 거리를 두고 위치한다. 예를 들어, 제1 주입부(21)는 플라즈마 발생 영역의 외측에 위치하고, 제2 주입부(22)는 플라즈마 발생 영역에 위치할 수 있다.
따라서 제1 반응가스와 제2 반응가스는 플라즈마 내부에 머무는 시간에 차이가 생기게 되며, 이는 플라즈마에 의해 해리되는 시간 차이와 일치한다. 즉, 제1 주입부(21)로 투입된 제1 반응가스는 플라즈마에 의해 먼저 해리되고, 해리된 상태에서 제2 주입부(22)로 투입된 제2 반응가스와 혼합된다.
구체적으로, 제1 주입부(21)로 산소가 투입되는 경우, 투입된 산소(O2)는 플라즈마에 의해 두 개의 산소 원자로 해리되고, 해리된 산소 원자는 제2 주입부(22) 위치에서 수소(H2)와 반응하여도 폭발의 위험이 없다. 마찬가지로, 제1 주입부(21)로 수소가 투입되는 경우, 투입된 수소(H2)는 플라즈마에 의해 두 개의 수소 원자로 해리되며, 해리된 수소 원자는 제2 주입부(22) 위치에서 산소(O2)와 반응하여도 폭발의 위험이 없다.
이와 같이 제1 실시예의 플라즈마 반응기(210)는 두 개의 주입부(21, 22)를 서로 다른 위치에 배치함으로써 제1 반응가스와 제2 반응가스의 반응에 의한 폭발을 방지할 수 있다. 그리고 산소와 수소, 또는 산소와 탄화수소를 각각 주입하는 방식은 수증기를 사용하는 방식 대비 온실 가스의 분해율이 높다.
도 3은 반응가스의 종류에 따른 사불화탄소(CF4)의 분해율을 나타낸 그래프이다. 사불화탄소(CF4)는 온실 가스의 한 종류이며, 그래프의 출처는 A. Huang et al. "Combination of glow-discharge and arc plasmas for CF4 abatement", Res. Chem. Intermed., Vol. 27, No. 9, pp.957-974(2001) 논문이다.
반응가스로 수증기(H2O)를 투입한 경우보다 산소(O2)와 메탄(CH4)을 각각 투입한 경우 CF4의 분해율이 높고, 산소(O2)와 수소(H2)를 각각 투입한 경우 CF4의 분해율은 앞서 설명한 두 경우보다 훨씬 높은 것을 확인할 수 있다. 특히 산소(O2)와 수소(H2)를 각각 투입한 경우는 반응 초기를 제외하고 80% 이상의 높은 분해율을 나타낸다. 반응가스의 종류에 따른 CF4의 분해율은 (H2 + O2) > (CH4 + O2) > (H2O)로 정리할 수 있다.
이와 같이 제1 실시예의 플라즈마 반응기(210)는 산소 공급원과 수소(또는 탄화수소) 공급원을 따로 구비하고, 두 개의 주입부(21, 22)를 통해 두 종류의 반응가스를 나누어 주입함으로써 공정 가스에 포함된 유해 물질의 분해율을 효과적으로 높일 수 있다. 이와 더불어 산소와 수소(또는 탄화수소)의 해리 시간에 차이를 두어 폭발 한계를 피할 수 있으므로 공정의 안전성을 확보할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이며, 도 6은 도 4에 도시한 플라즈마 반응기의 작동 상태를 나타낸 개략도이다.
도 4 내지 도 6을 참고하면, 제2 실시예의 플라즈마 반응기(220)는 내부의 중심 영역을 통과하는 오염 물질의 분해율을 높이기 위한 추가 구조를 가진다. 제2 접지 전극(42)을 제외한 나머지 구성들은 모두 제1 실시예와 동일하며, 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.
제2 실시예에서 제2 접지 전극(42)은 공정 가스의 이송 방향을 따라 절연체(30)의 내부 중심과 마주하는 대향부(422)를 구비한다. 즉 대향부(422)는 제2 접지 전극(42)의 내부에서 공정 가스의 배출 경로를 가로지르도록 설치된다. 이때 대향부(422)와 제2 접지 전극(42)의 내벽 사이에 소정의 공간이 제공되어 공정 가스가 배출된다.
대향부(422)는 원판 모양으로 형성되고, 적어도 하나의 연결부(423)를 통해 제2 접지 전극(42)의 내벽에 고정되어 정해진 위치를 유지하면서 제2 접지 전극(42)과 통전된다. 제2 접지 전극(42)은 대향부(422) 주위로 확장부(424)를 형성하여 대향부(422)의 직경을 확대시킬 수 있다. 확장부(424)는 제2 접지 전극(42) 가운데 직경이 가장 큰 부분이며, 대향부(422)의 직경은 가변 직경부(421)와 확장부(424) 사이의 제2 접지 전극(42) 직경보다 클 수 있다.
제2 접지 전극(42)이 대향부(422)를 구비함에 따라 구동 전극(50)과 제1 및 제2 접지(41, 42) 전극 사이뿐만 아니라 구동 전극(50)과 대향부(422) 사이에도 플라즈마 방전이 일어난다. 따라서 대향부(422) 위로 제2 접지 전극(42)의 내부 중심에 강한 플라즈마가 생성된다.
플라즈마 반응기(220) 내부에서 플라즈마는 쉬스(sheath) 영역(도 6의 A 영역)과 양광주(positive column) 영역(도 6의 B 영역)을 포함하며, 쉬스 영역은 양광주 영역과 플라즈마 반응기(220)의 내부 표면 사이에 위치한다. 압력이 높아짐에 따라 쉬스 영역은 작아지고, 양광주 영역은 확대된다. 대부분의 전력은 쉬스 영역에서 소모되므로 쉬스 영역에서 오염 물질의 분해율이 높고, 양광주 영역에서 오염 물질의 분해율이 낮다.
대향부(422)가 없는 플라즈마 반응기 구조에서는 압력이 높아짐에 따라 양광주 영역이 확대되므로 오염 물질의 분해율이 낮아진다. 따라서 높은 압력 조건에서 플라즈마 반응기의 중심부를 통과하는 오염 물질들은 분해되지 않고 그대로 진공 펌프로 유입될 수 있다.
제2 실시예의 플라즈마 반응기(220)에서는 절연체(30)를 향한 대향부(422)의 일면(도면을 기준으로 상면)에 쉬스 영역이 형성된다. 따라서 플라즈마 반응기(220)의 상류 영역에서 플라즈마 반응기(220)의 중심부를 통과하면서 분해가 완전히 일어나지 않은 유해 물질들은 대향부(422) 위의 쉬스 영역을 통과하면서 쉬스 영역에 강하게 형성된 플라즈마에 의해 완전히 분해된다.
즉 플라즈마 반응기(220)의 중심부만 통과하는 유해 물질은 양광주 영역만 통과하게 되므로 분해가 잘 되지 않지만, 대향부(422) 위를 통과하면서 대향부(422) 위의 쉬스 영역에서 분해 및 제거된다. 따라서 제2 실시예의 플라즈마 반응기(220)는 높은 압력에서도 유해 물질의 분해율을 높일 수 있으며, 분해율의 압력 의존성을 낮추어 보다 넓은 압력 범위에서 높은 분해 성능을 발휘할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 7을 참고하면, 제3 실시예의 플라즈마 반응기(230)는 대향부(422)를 둘러싸는 확장부가 파티클 포집함(425)으로 기능하면서 대향부(422)가 지지부(426)에 의해 제2 접지 전극(42)에 연결되는 것을 제외하고 전술한 제2 실시예와 같은 구성으로 이루어진다. 제2 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.
지지부(426)는 파티클 포집함(425) 내부에서 대향부(422) 하면과 제2 접지 전극(42)을 연결하며, 지지부(426)에 의해 대향부(422)는 정해진 위치를 유지하면서 제2 접지 전극(42)과 통전된다. 지지부(426)는 제2 접지 전극(42)과 동일한 직경을 가지는 관 모양으로 형성되고, 공정 가스를 배출하기 위한 적어도 하나의 개구부(426a)를 형성한다.
대향부(422) 위의 쉬스 영역을 통과한 공정 가스는 파티클 포집함(425) 내부로 이동한다. 이때 공정 가스에 포함된 입자 부산물들은 파티클 포집함(425)에 쌓이고, 나머지 공정 가스는 지지부(426)의 개구부(426a)를 통과해 진공 펌프(12)로 유입된다. 제3 실시예의 구조에서는 진공 펌프(12)로 유입되는 입자 부산물의 양을 줄여 진공 펌프(12)의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 포함하는 공정 설비의 구성도이고, 도 9는 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 8과 도 9를 참고하면, 공정 설비(110)는 공정 챔버(11)의 후방에서 진공 펌프(12)와 병렬로 설치되는 파티클 포집부(14)를 포함할 수 있다. 파티클 포집부(14)는 공정 챔버(11)의 후방에서 진공 펌프(12)와 병렬로 설치되며, 1㎛ 이상의 파티클을 포집한다.
제4 실시예의 플라즈마 반응기(240)는 전술한 제1 내지 제3 실시예와 달리 절연체(30) 내부로 공정 가스가 통과하지 않는 구조를 가진다. 이 경우 절연체(30)의 손상을 최소화하여 플라즈마 반응기(240)의 사용 수명을 효과적으로 늘릴 수 있다.
플라즈마 반응기(240)는 진공 펌프(12)의 전단에 위치하는 접지 전극부(60)와, 접지 전극부(60)에 연결 설치되는 절연체(30)와, 절연체(30)의 외면에 고정되는 구동 전극(50)을 포함한다. 구동 전극(50)은 전원부(51)와 연결되어 플라즈마 방전에 필요한 교류(AC) 또는 고주파(RF) 전압을 인가받는다.
접지 전극부(60)는 진공 펌프(12)를 향한 제1 단부(61a)와 그 반대측의 제2 단부(61a)를 포함하는 관 모양의 제1 접지 전극(61)과, 제1 접지 전극(61)의 측면에 접속되며 공정 가스를 이송하는 관 모양의 제2 접지 전극(62)을 포함한다. 제2 접지 전극(62)은 제1 및 제2 단부(61a, 61b) 모두와 이격되어 위치하나, 공정 가스가 제1 접지 전극(61)의 내부를 충분한 길이로 흐르도록 제2 단부(61b)에 가깝게 위치한다. 제2 접지 전극(62)은 제1 반응가스 주입을 위한 제1 주입부(22)를 형성한다.
절연체(30)는 제1 접지 전극(61)의 제2 단부(61b)에 연결되어 전체적으로 제1 접지 전극(61)과 나란한 관 모양을 이룬다. 절연체(30)는 제2 단부(61b)에 고정되어 제1 접지 전극(61)과 나란한 관 모양의 제1 절연부(31)와, 제2 반응가스 주입을 위한 제2 주입부(22)를 형성하면서 제1 절연부(31)의 단부를 덮는 판 모양의 제2 절연부(32)로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 반응가스는 플라즈마를 이용한 유해 물질의 분해 과정에서 온실 가스를 안정화시키는 산소 라디칼과 수소 라디칼의 공급원으로 기능한다.
제1 절연부(31)는 그 중심축이 제1 접지 전극(61)의 중심축과 일치하도록 배치될 수 있다. 구동 전극(50)은 제1 절연부(31)의 외주면에 고리 모양(원통 모양)으로 고정되며, 제2 단부(61b) 및 제2 절연부(32)와 일정 거리를 두고 이격된다.
제2 단부(61b)와 제1 절연부(31)의 직경은 제1 단부(61a)의 직경보다 클 수 있다. 제1 접지 전극(61)은 제1 단부(61a)와 접하는 균일 직경부(611)와, 제2 단부(61b)와 접하는 가변 직경부(612)로 구성될 수 있다. 가변 직경부(612)는 절연체(30)로부터 멀어질수록 점진적으로 작아지는 직경을 가지며, 균일 직경부(611)의 길이가 가변 직경부(612)의 길이보다 훨씬 크다. 제2 접지 전극(62)은 가변 직경부(612)와 접하는 균일 직경부(611)의 끝부분에 접속될 수 있다.
구동 전극(50)에 구동 전압을 인가하면 구동 전극(50)과 접지 전극부(60)의 전압 차에 의해 플라즈마 반응기(240) 내부(구체적으로 절연체(30) 내부와 제1 접지 전극(61)의 내부)에 플라즈마 방전이 일어나고, 공정 가스에 포함된 유해 물질은 플라즈마를 통과하면서 분해 및 제거된다.
전술한 플라즈마 반응기(240)는 원통 모양의 절연체(30)를 구비하고 있으나, 절연체(30) 내부로 공정 가스가 관통하여 흐르지 않는다. 즉 플라즈마 반응기(240)는 공정 가스의 흐름 경로 상에서 절연체(30)를 이격시켜 공정 가스와 절연체(30)의 접촉 면적을 줄인다.
따라서 플라즈마에 의해 분해된 전구체가 절연체(30) 내벽에 증착되거나, 플라즈마에 의해 분해된 입자 부산물들 및 온실 가스로부터 분해된 불소 라디칼 등이 절연체(30) 표면을 식각시키는 현상을 방지할 수 있다. 그 결과 절연체(30)의 두께 증가에 따른 유해 물질의 분해율 저하를 예방할 수 있고, 절연체(30)의 식각에 따른 절연파괴의 가능성을 차단하여 플라즈마 반응기(240)의 수명을 효과적으로 연장시킬 수 있다.
또한, 절연체(30)가 제1 접지 전극(61)의 가변 직경부(612)와 바로 접함에 따라, 구동 전극(50)과 접지 전극부(60) 사이의 전압 차에 의해 플라즈마 방전이 유도될 때 방전 패스가 단축된다. 즉 제1 접지 전극(61)의 가변 직경부(612)가 대향 방전과 일부 유사한 효과를 유발한다. 따라서 동일한 소비 전력에서 보다 강한 플라즈마가 생성되므로 방전 효율과 유해 물질의 분해 성능을 높일 수 있다.
또한, 절연체(30) 내부와 제1 접지 전극(61)의 내부에 걸쳐 플라즈마가 생성되고, 제2 접지 전극(62)이 제1 접지 전극(62)의 측면에 접속됨에 따라, 제2 반응가스의 플라즈마 체류 시간이 제1 반응가스의 플라즈마 체류 시간보다 길게 된다. 따라서 제2 반응가스가 플라즈마에 의해 먼저 해리되고, 해리된 상태로 제1 반응가스와 혼합되므로 폭발 한계를 피할 수 있으며, 수증기 대신 두 종류의 반응가스를 나누어 주입하는 것에 따른 유해 물질의 분해율 향상 효과를 얻을 수 있다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이고, 도 11은 도 10의 Ⅱ-Ⅱ선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 10과 도 11을 참고하면, 제5 실시예에서 제1 접지 전극(61)은 공정 가스의 이송 방향을 따라 절연체(30)의 내부 중심과 마주하는 대향부(613)를 구비한다. 즉 대향부(613)는 제1 접지 전극(61)의 내부에서 공정 가스의 배출 경로를 가로지르도록 배치된다.
대향부(613)는 제1 단부(61a)와 제2 접지 전극(62) 사이에 위치하며, 원판 모양으로서 제1 접지 전극(61)의 내벽과 직교한다. 대향부(613)는 제1 접지 전극(61)의 내경보다 작은 직경으로 형성되고, 적어도 하나의 연결부(614)를 통해 제1 접지 전극(61)의 내벽에 고정되어 정해진 위치를 유지하면서 제1 접지 전극(61)과 통전될 수 있다. 제1 접지 전극(61)의 내벽과 대향부(613) 사이의 공간을 통해 공정 가스가 배출된다.
대향부(613)를 추가한 제5 실시예의 플라즈마 반응기(250)는 제1 접지 전극(61)의 내부 중심에서 플라즈마 밀도를 높여 유해 물질 분해율의 압력 의존성을 낮출 수 있다. 대향부(613)의 기능은 전술한 제2 실시예에서 설명한 것과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 12를 참고하면, 제6 실시예의 플라즈마 반응기(260)는 대향부(613)가 제1 접지 전극(61)의 내벽에 고정된 관 모양이면서 절연체(30)로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 개구부를 형성한 것을 제외하고 전술한 제5 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다.
제5 실시예의 대향부 대비 제6 실시예의 대향부(613) 구조에서는 대향부(613)가 구동 전극(50)에 더 가깝게 위치하므로, 플라즈마 방전이 유도될 때 방전 패스를 단축시켜 동일한 소비 전력에 보다 강한 플라즈마를 생성할 수 있다. 또한, 제1 접지 전극(61)의 길이 방향을 따라 보다 넓은 영역에 걸쳐 제1 접지 전극(61)의 내부 중심에 강한 플라즈마를 발생시키므로 유해 물질 분해율의 압력 의존성을 효과적으로 낮출 수 있다.
도 13은 본 발명의 제7 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 13을 참고하면, 제7 실시예의 플라즈마 반응기(270)는 제1 접지 전극(61)에 끝이 막힌 관 부재(63)가 부착되는 것을 제외하고 전술한 제4 실시예 내지 제6 실시예 중 어느 한 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다. 도 13에서는 제5 실시예의 구조를 기본 구조로 도시하였다.
관 부재(63)는 제2 접지 전극(62)과 마주하는 제1 접지 전극(61)의 일 측면에 부착될 수 있으며, 제2 접지 전극(62)과 같은 직경으로 형성될 수 있다. 제2 접지 전극(62)을 통해 투입된 공정 가스의 일부는 관 부재(63)를 거쳐 제1 접지 전극(61)의 내부로 이동한다. 관 부재(63)는 공정 가스의 플라즈마 잔류 시간을 늘려 유해 물질의 분해율을 높이는 기능을 한다.
도 14는 본 발명의 제8 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 14를 참고하면, 제8 실시예의 플라즈마 반응기(280)는 대향부(613)를 둘러싸는 제1 접지 전극(61)의 일부가 확장되어 파티클 포집함(615)으로 기능하는 것을 제외하고 전술한 제5 실시예와 같은 구성으로 이루어진다.
대향부(613)는 파티클 포집함(615)의 내벽과 일정한 거리를 두고 이격되며, 제1 접지 전극(61)보다 큰 직경으로 형성될 수 있다. 대향부(613)는 원판 모양으로 형성되고, 아랫면에 고정된 지지부(616)에 의해 제1 접지 전극(61)과 연결되어 파티클 포집함(615) 내부에서 정해진 위치를 유지하면서 제1 접지 전극(61)과 통전될 수 있다. 지지부(616)에는 진공 배기를 위한 적어도 하나의 개구부(616a)가 형성된다.
제2 접지 전극(62)을 통해 유입된 공정 가스는 대향부(613) 위의 플라즈마 영역을 통과하면서 유해 물질의 분해 및 제거가 이루어지고, 플라즈마 영역을 통과한 공정 가스는 파티클 포집함(615) 내부로 이동한다. 이때 공정 가스에 포함된 입자 부산물들은 파티클 포집함(615)에 쌓이고, 나머지 공정 가스는 지지부(616)의 개구부(616a)를 통과해 진공 펌프(12)로 유입된다. 진공 펌프(12)로 유입되는 입자 부산물의 양을 줄여 진공 펌프(12)의 수명을 연장시킬 수 있다.
전술한 제1 실시예 내지 제8 실시예 모두에서, 절연체(30)는 플라즈마 생성을 위한 내부 공간을 가지며, 접지 전극은 절연체(30)의 적어도 한 단부에 연결된다. 구동 전극(50)은 절연체(30)의 외면에 고정되며 전원부(51)와 연결되어 교류 또는 고주파 전압을 인가받는다.
제1 주입부(21)는 제1 반응가스를 플라즈마 반응기 내부로 투입하고, 제2 주입부(22)는 제2 반응가스를 플라즈마 반응기 내부로 투입한다. 제1 주입부(21)와 제2 주입부(22)는 서로 이격되며, 제1 반응가스와 제2 반응가스 중 어느 하나는 다른 하나보다 플라즈마에 의해 먼저 해리된다. 이때 제1 반응가스와 제2 반응가스 중 어느 하나는 산소를 포함하고, 다른 하나는 수소 또는 탄화수소를 포함한다.
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, 110: 공정 설비
11: 공정 챔버 12: 진공 펌프
13: 배관 14: 파티클 포집부
210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280: 플라즈마 반응기
21: 제1 주입부 22: 제2 주입부
30: 절연체 41, 61: 제1 접지 전극
42, 62: 제2 접지 전극 50: 구동 전극
422, 613: 대향부 425, 615: 파티클 포집함
11: 공정 챔버 12: 진공 펌프
13: 배관 14: 파티클 포집부
210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280: 플라즈마 반응기
21: 제1 주입부 22: 제2 주입부
30: 절연체 41, 61: 제1 접지 전극
42, 62: 제2 접지 전극 50: 구동 전극
422, 613: 대향부 425, 615: 파티클 포집함
Claims (15)
- 공정 챔버로부터 진공 펌프를 향하는 공정 가스의 배출 경로 상에 설치되어 공정 가스에 포함된 유해 물질을 제거하는 플라즈마 반응기에 있어서,
내부로 상기 공정 가스가 통과하는 관 모양의 절연체;
상기 공정 챔버를 향한 상기 절연체의 전단에 연결되며, 산소를 포함하는 제1 반응가스 주입을 위한 제1 주입부와 수소 또는 탄화수소를 포함하는 제2 반응가스 주입을 위한 제2 주입부를 상기 공정 가스의 이송 방향을 따라 이격 배치하는 제1 접지 전극;
상기 진공 펌프를 향한 상기 절연체의 후단에 연결되는 제2 접지 전극; 및
상기 절연체의 외면에 고정되고, 전원부와 연결되어 교류(AC) 또는 고주파(RF) 전압을 인가받는 구동 전극을 포함하며,
상기 제1 반응가스와 상기 제2 반응가스는 플라즈마 내부에 머무는 시간 차이에 의해 어느 하나가 다른 하나보다 플라즈마에 의해 먼저 해리되는 플라즈마 반응기. - 제1항에 있어서,
상기 제1 접지 전극과 상기 제2 접지 전극은 상기 절연체를 향한 단부에 가변 직경부를 형성하며,
상기 가변 직경부는 상기 절연체와 가까워질수록 커지는 직경을 가지는 플라즈마 반응기. - 제2항에 있어서,
상기 제2 접지 전극은 상기 공정 가스의 이송 방향을 따라 상기 절연체의 내부 중심과 마주하는 대향부를 포함하며,
상기 제2 접지 전극의 내벽과 상기 대향부 사이에 공간이 제공되어 상기 공정 가스를 배출하는 플라즈마 반응기. - 제3항에 있어서,
상기 제2 접지 전극은 상기 대향부 주위로 확장부를 형성하고,
상기 대향부는 상기 확장부를 제외한 상기 제2 접지 전극의 직경보다 큰 직경을 가지는 플라즈마 반응기. - 제4항에 있어서,
상기 확장부는 파티클 포집함으로 기능하고,
상기 파티클 포집함 내부에서 상기 대향부의 하면과 상기 제2 접지 전극 사이에 지지부가 위치하며,
상기 지지부는 공정 가스를 배출시키기 위한 적어도 하나의 개구부를 형성하는 플라즈마 반응기. - 공정 챔버로부터 진공 펌프를 향하는 공정 가스의 배출 경로 상에 연결 설치되어 공정 가스에 포함된 유해 물질을 제거하는 플라즈마 반응기에 있어서,
상기 진공 펌프의 전단에 위치하며 상기 진공 펌프를 향한 제1 단부와 그 반대측의 제2 단부를 포함하는 관 모양의 제1 접지 전극;
상기 제1 접지 전극의 측면에 접속되며 상기 공정 가스를 이송하는 관 모양의 제2 접지 전극;
상기 제2 단부에 연결 설치되는 절연체; 및
상기 절연체의 외면에 고정되고, 전원부와 연결되어 교류(AC) 또는 고주파(RF) 전압을 인가받는 구동 전극을 포함하며,
상기 제2 접지 전극은 제1 반응가스 주입을 위한 제1 주입부를 구비하고, 상기 절연체는 제2 반응가스 주입을 위한 제2 주입부를 구비하며, 상기 제1 반응가스와 상기 제2 반응가스는 플라즈마 내부에 머무는 시간에 차이를 가지는 플라즈마 반응기. - 제6항에 있어서,
상기 절연체는 상기 제2 단부에 고정되고 상기 제1 접지 전극과 나란한 관 모양의 제1 절연부와, 상기 제2 주입부를 구비하면서 상기 제1 절연부의 단부를 덮는 판 모양의 제2 절연부를 포함하는 플라즈마 반응기. - 제7항에 있어서,
상기 제2 단부와 상기 제1 절연부의 직경은 상기 제1 단부의 직경보다 크고,
상기 제1 접지 전극은 상기 제1 단부와 접하는 균일 직경부와, 상기 제2 단부와 접하는 가변 직경부를 포함하는 플라즈마 반응기. - 제8항에 있어서,
상기 가변 직경부의 길이는 상기 균일 직경부의 길이보다 작고,
상기 제2 접지 전극은 상기 가변 직경부와 접하는 상기 균일 직경부의 끝부분에 접속되는 플라즈마 반응기. - 제7항에 있어서,
상기 제1 접지 전극은 상기 제1 단부와 상기 제2 접지 전극 사이에서 상기 공정 가스의 이송 방향을 따라 상기 절연체의 내부 중심과 마주하는 대향부를 포함하는 플라즈마 반응기. - 제10항에 있어서,
상기 대향부는 상기 제1 접지 전극의 내경보다 작은 직경을 가지는 원판 모양이거나, 상기 제1 접지 전극의 내벽에 고정된 관 모양이면서 상기 절연체로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 개구부를 형성하는 플라즈마 반응기. - 제10항에 있어서,
상기 대향부를 둘러싸는 상기 제1 접지 전극의 일부가 확장되어 파티클 포집함으로 기능하고,
상기 파티클 포집함 내부에서 상기 대향부의 하면과 상기 제1 접지 전극 사이에 지지부가 위치하며,
상기 지지부는 공정 가스를 배출시키기 위한 적어도 하나의 개구부를 형성하는 플라즈마 반응기. - 제7항에 있어서,
상기 제2 접지 전극과 마주하는 상기 제1 접지 전극의 일 측면에 끝이 막힌 관 부재가 부착되어 공정 가스의 잔류 시간을 늘리는 플라즈마 반응기. - 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 반응가스와 상기 제2 반응가스 중 어느 하나는 산소를 포함하고, 다른 하나는 수소 또는 탄화수소를 포함하는 플라즈마 반응기. - 공정 챔버로부터 진공 펌프를 향하는 공정 가스의 배출 경로 상에 설치되어 공정 가스에 포함된 유해 물질을 제거하는 플라즈마 반응기에 있어서,
내부 공간을 가지는 절연체;
상기 절연체의 적어도 한 단부에 연결되는 접지 전극;
상기 절연체의 외면에 고정되고, 전원부와 연결되어 교류(AC) 또는 고주파(RF) 전압을 인가받는 구동 전극;
산소를 포함하는 제1 반응가스 주입을 위한 제1 주입부; 및
상기 제1 주입부와 이격되고, 수소 또는 탄화수소를 포함하는 제2 반응가스 주입을 위한 제2 주입부를 포함하며,
상기 제1 반응가스와 상기 제2 반응가스 중 어느 하나는 다른 하나보다 플라즈마에 의해 먼저 해리되는 플라즈마 반응기.
Priority Applications (7)
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| KR1020140083093A KR101607637B1 (ko) | 2014-07-03 | 2014-07-03 | 친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2006297339A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 処理ガス吐出装置及びこれを備えた表面処理装置 |
| KR101065013B1 (ko) * | 2009-10-16 | 2011-09-15 | 한국기계연구원 | 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기 및 이의 구동 방법 |
-
2014
- 2014-07-03 KR KR1020140083093A patent/KR101607637B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006297339A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | 処理ガス吐出装置及びこれを備えた表面処理装置 |
| KR101065013B1 (ko) * | 2009-10-16 | 2011-09-15 | 한국기계연구원 | 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기 및 이의 구동 방법 |
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| KR20160004595A (ko) | 2016-01-13 |
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