KR101642129B1 - Plasma reactor for eco_frindly processing - Google Patents

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Abstract

공정 챔버에서 발생하는 각종 오염 물질을 진공 펌프의 전단에서 분해 및 제거하기 위한 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기를 제공한다. 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기는 접지 전극부와 절연체 및 구동 전극을 포함한다. 접지 전극부는 진공 펌프의 전단에 위치하며 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 전극을 포함한다. 절연체는 제2 단부에 연결 설치된다. 구동 전극은 절연체의 외면에 고정되고, 교류 전원부와 연결되어 교류 구동 전압을 인가받으며, 접지 전극부와의 전압 차에 의해 제1 접지 전극의 내부에 저압 플라즈마를 생성한다.There is provided a plasma reactor for removing contaminants for decomposing and removing various contaminants generated in a process chamber at a front end of a vacuum pump. The plasma reactor for removing contaminants includes a ground electrode part, an insulator, and a driving electrode. The ground electrode portion includes a first ground electrode in the form of a tube, the first ground electrode being located at the front end of the vacuum pump and including a first end toward the vacuum pump and a second end opposite to the first end, Shaped second ground electrode. The insulator is connected to the second end. The driving electrode is fixed to the outer surface of the insulator, and is connected to the AC power supply unit to receive the AC driving voltage. The voltage difference between the driving electrode and the ground electrode unit generates a low-pressure plasma in the first ground electrode.

Description

친환경 공정을 위한 플라즈마 반응기 {PLASMA REACTOR FOR ECO_FRINDLY PROCESSING}PLASMA REACTOR FOR ECO_FRINDLY PROCESSING BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001]

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.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma reactor, and more particularly, to a plasma reactor for achieving an environmentally friendly process by decomposing and removing various contaminants generated in a process chamber at a front end of a vacuum pump.

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.In a semiconductor, display, and solar cell manufacturing line, a process chamber in which etching, deposition, and cleaning operations are performed is installed, and the process chamber is connected to a vacuum pump to discharge the process gas. In the process chamber, various pollutants are discharged. For example, in the etching process, greenhouse gases such as CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , and C 4 F 8 are discharged. In the deposition process, In the process, greenhouse gases such as NF 3 and SF 6 and by-products are discharged.

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.GHGs, which cause global warming, are becoming more severe, and particulate by-products accumulate inside the vacuum pump, thereby reducing the durability of the vacuum pump. Most of the precursors used in the deposition process are vaporized at room temperature by a liquid or bubbler to be injected into the deposition chamber, and the precursors that are not used for deposition but are discharged are the precursors that are not decomposed. The undifferentiated precursor accumulates inside the vacuum pump or between the vacuum pump and the scrubber.

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.Since the inside of the vacuum pump has a large temperature difference between the operation and non-operation, the undegraded precursor is mixed with the gas phase and the liquid phase. As a result, the expansion and contraction of the volume repeatedly causes an explosion upon excessive expansion. Also, the undegraded precursor accumulated between the vacuum pump and the scrubber is exposed to the atmosphere during the vacuum pump, scrubber, or pipe replacement, and some of them may react violently with the air to cause a fire.

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.Plasma reactors have been studied to decompose and remove various pollutants discharged from the process chamber. However, when the contaminant flows through the inside of the plasma reactor, the precursor decomposed by the plasma is deposited on the surface of the insulator of the plasma reactor, the particle byproducts decomposed by the plasma, and the fluorine radical decomposed from the greenhouse gas, A problem has been reported. The increase in the thickness of the insulator due to the deposition leads to the degradation of the degradation rate of the contaminant, and the etching of the insulator leads to the problem of causing the insulation breakdown.

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.The present invention relates to a plasma reactor for decomposing and removing various pollutants generated in a process chamber at a front end of a vacuum pump, wherein a precursor decomposed by plasma, particle byproducts, and fluorine radicals affect the insulator of the plasma reactor And to provide a plasma reactor for removing contaminants which can increase the life of the plasma reactor and increase the decomposition rate of contaminants.

본 발명의 일 실시예에 따른 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기는 접지 전극부와 절연체 및 구동 전극을 포함한다. 접지 전극부는 진공 펌프의 전단에 위치하며 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 전극을 포함한다. 절연체는 제2 단부에 연결 설치된다. 구동 전극은 절연체의 외면에 고정되고, 교류 전원부와 연결되어 교류 구동 전압을 인가받으며, 접지 전극부와의 전압 차에 의해 제1 접지 전극의 내부에 저압 플라즈마를 생성한다.A plasma reactor for removing contaminants according to an embodiment of the present invention includes a ground electrode unit, an insulator, and a driving electrode. The ground electrode portion includes a first ground electrode in the form of a tube, the first ground electrode being located at the front end of the vacuum pump and including a first end toward the vacuum pump and a second end opposite to the first end, Shaped second ground electrode. The insulator is connected to the second end. The driving electrode is fixed to the outer surface of the insulator, and is connected to the AC power supply unit to receive the AC driving voltage. The voltage difference between the driving electrode and the ground electrode unit generates a low-pressure plasma in the first ground electrode.

절연체는 제2 단부에 고정되고 제1 접지 전극과 나란한 관 모양의 제1 절연부와, 반응 가스 주입구를 형성하면서 제1 절연부의 단부를 덮는 판 모양의 제2 절연부를 포함할 수 있다. 구동 전극은 제1 절연부의 외주면에 고리 모양으로 고정될 수 있다.The insulator may include a tubular first insulation portion fixed to the second end portion and aligned with the first ground electrode, and a plate-like second insulation portion covering the end portion of the first insulation portion while forming the reactive gas injection port. The driving electrode may be fixed in an annular shape on the outer circumferential surface of the first insulating portion.

제2 단부와 제1 절연부의 직경은 제1 단부의 직경보다 클 수 있다. 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.The diameter of the second end portion and the first insulation portion may be larger than the diameter of the first end portion. The first ground electrode may include a uniform diameter portion in contact with the first end portion and a variable diameter portion in contact with the second end portion. The length of the variable diameter portion may be smaller than the length of the uniform diameter portion and the second ground electrode may be connected to the end portion of the uniform diameter portion in contact with the variable diameter portion.

플라즈마 반응기는 제2 접지 전극과 제1 단부 사이에서 제1 접지 전극의 내측에 위치하는 제3 접지 전극을 더 포함할 수 있다. 제2 접지 전극은 제2 단부와 접하거나 제2 단부와 이격되어 위치할 수 있고, 제1 접지 전극은 전체가 균일 직경으로 형성될 수 있다. 제1 절연부는 제1 접지 전극과 같거나 작은 직경으로 형성될 수 있다.The plasma reactor may further include a third ground electrode positioned inside the first ground electrode between the second ground electrode and the first end. The second ground electrode may be in contact with the second end or spaced apart from the second end, and the first ground electrode may be formed with a uniform diameter as a whole. The first insulating portion may be formed to have a diameter equal to or smaller than that of the first ground electrode.

다른 한편으로, 절연체는 제2 단부를 덮는 판 모양으로 형성될 수 있고, 구동 전극은 절연체의 외면에 판 모양으로 고정될 수 있다. 제2 접지 전극과 제1 단부 사이에서 제1 접지 전극의 내측에 제3 접지 전극이 위치할 수 있다.On the other hand, the insulator may be formed in a plate shape covering the second end portion, and the drive electrode may be fixed to the outer surface of the insulator in a plate shape. A third ground electrode may be located inside the first ground electrode between the second ground electrode and the first end.

제3 접지 전극은 제1 접지 전극의 내벽과 직교하는 판 모양으로 형성될 수 있고, 제1 접지 전극과 거리를 두고 위치하거나 적어도 하나의 개구부를 형성하여 공정 가스를 통과시킬 수 있다. 다른 한편으로, 제3 접지 전극은 제1 접지 전극의 내벽에 고정된 관 모양으로 형성될 수 있고, 절연체로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 개구부를 형성할 수 있다.The third ground electrode may be formed in a plate shape orthogonal to the inner wall of the first ground electrode, and may be positioned at a distance from the first ground electrode, or may form at least one opening to allow the process gas to pass therethrough. On the other hand, the third ground electrode may be formed in a tubular shape fixed to the inner wall of the first ground electrode, and an opening narrower in width may be formed away from the insulator.

제2 접지 전극과 마주하는 제1 접지 전극의 일 측면에 끝이 막힌 관 부재가 부착되어 공정 가스의 잔류 시간을 늘릴 수 있다. 제3 접지 전극을 둘러싸는 제1 접지 전극의 일부가 확장되어 파티클 포집함으로 기능할 수 있고, 제3 접지 전극은 파티클 포집함 내부에서 제1 접지 전극보다 큰 직경으로 형성될 수 있다.A tubular member with a closed end may be attached to one side of the first ground electrode facing the second ground electrode to increase the residence time of the process gas. A portion of the first ground electrode surrounding the third ground electrode may expand and function by collecting particles and the third ground electrode may be formed with a larger diameter than the first ground electrode within the particle trap.

제3 접지 전극은 아랫면에 고정된 지지부에 의해 제1 접지 전극과 연결될 수 있고, 지지부는 공정 가스를 통과시키기 위한 적어도 하나의 개구부를 형성할 수 있다. 다른 한편으로, 제1 접지 전극은 제1 단부를 가지면서 파티클 포집함의 측면에 접속되는 제1 파트와, 제2 단부를 가지면서 파티클 포집함의 상면에 접속되는 제2 파트를 포함할 수 있다.The third ground electrode may be connected to the first ground electrode by a support fixed to the bottom surface, and the support may form at least one opening for passing the process gas. On the other hand, the first ground electrode may include a first part having a first end connected to a side of the particle trap, and a second part having a second end and connected to an upper surface of the particle trap.

공정 가스는 절연체 내부를 관통하여 흐르지 않는다. 따라서 플라즈마에 의해 분해된 전구체가 절연체 표면에 증착되어 발생하는 오염 물질의 분해율 저하를 예방할 수 있고, 온실 가스로부터 분해된 불소 라디칼 등이 절연체 표면을 식각시키는 현상을 방지하여 플라즈마 반응기의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 제1 접지 전극 내부에 제3 접지 전극이 위치하는 경우, 제1 접지 전극의 내부 중심에 강한 플라즈마를 발생시킬 수 있으므로, 작동 압력이 커짐에 따라 제1 접지 전극의 중심 영역에서 플라즈마 밀도가 감소하는 현상을 억제할 수 있으며, 작동 압력이 커지는 경우에도 오염 물질 분해율이 낮아지지 않는다.The process gas does not flow through the insulator. Therefore, it is possible to prevent degradation of the decomposition rate of contaminants generated by deposition of the precursor decomposed by the plasma on the surface of the insulator, and to prevent the fluorine radical decomposed from the greenhouse gas from etching the surface of the insulator, thereby prolonging the life of the plasma reactor . In addition, when the third ground electrode is located inside the first ground electrode, a strong plasma can be generated at the inner center of the first ground electrode. Therefore, as the operating pressure increases, the plasma density in the central region of the first ground electrode And the decomposition rate of the pollutant is not lowered even when the operating pressure is increased.

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 도 2에 도시한 플라즈마 반응기 중 구동 전극에 인가되는 구동 전압의 파형 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 5a는 도 4의 I-I선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시한 제3 접지 전극의 제1 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 5c는 도 5a에 도시한 제3 접지 전극의 제2 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제8 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제9 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.1 is a configuration diagram of a process facility including a plasma reactor according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing an example of a waveform of a driving voltage applied to a driving electrode in the plasma reactor shown in FIG. 2. FIG.
4 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a second embodiment of the present invention.
5A is a cross-sectional view of a plasma reactor cut along the line II in FIG.
5B is a cross-sectional view showing a first modification of the third ground electrode shown in FIG. 5A.
5C is a cross-sectional view showing a second modification of the third ground electrode shown in Fig. 5A.
6 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a third embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a fourth embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a fifth embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a sixth embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a seventh embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to an eighth embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a ninth embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 포함하는 공정 설비의 구성도이다. 도 1의 공정 설비는 반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 저압 공정 설비일 수 있다.1 is a configuration diagram of a process facility including a plasma reactor according to a first embodiment of the present invention. The process equipment of FIG. 1 may be a low-pressure process equipment such as semiconductor, display, and solar cell.

도 1을 참고하면, 공정 설비(100)는 식각, 증착, 세정 등의 작업이 진행되는 공정 챔버(11)와, 공정 챔버(11)의 공정 가스를 배출시키는 진공 펌프(12)와, 공정 챔버(11)와 진공 펌프(12) 사이의 배관(13)에 연결 설치되는 플라즈마 반응기(210)를 포함한다. 공정 설비(100)는 공정 챔버(11)의 후방에서 진공 펌프(12)와 병렬로 설치되며 1㎛ 이상의 파티클을 포집하는 파티클 포집부(14)를 더 포함할 수 있다.1, the process facility 100 includes a process chamber 11 in which operations such as etching, deposition, and cleaning are performed, a vacuum pump 12 for discharging the process gas in the process chamber 11, And a plasma reactor 210 connected to the pipe 13 between the vacuum pump 11 and the vacuum pump 12. The process equipment 100 may further include a particle collecting unit 14 installed in parallel with the vacuum pump 12 at the back of the process chamber 11 and collecting particles of 1 탆 or more.

플라즈마 반응기(210)는 공정 챔버(11)와 진공 펌프(12) 사이의 배관(13)에서 진공 펌프(12)의 전단에 연결 설치되고, 그 내부는 배관(13)과 같은 저압 상태를 유지한다. 여기서, 저압은 대략 0.01Torr 내지 10Torr의 범위에 속하는 압력을 의미하나, 전술한 범위로 한정되지 않는다. 플라즈마 반응기(210)는 그 내부로 반응 가스를 주입하는 반응 가스 주입구를 포함한다.The plasma reactor 210 is connected to the front end of the vacuum pump 12 in the pipe 13 between the process chamber 11 and the vacuum pump 12 and maintains a low pressure state inside the pipe 13 . Here, the low pressure means a pressure falling within a range of about 0.01 Torr to 10 Torr, but is not limited to the above range. The plasma reactor 210 includes a reactive gas inlet for injecting a reactive gas into the plasma reactor 210.

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.The plasma reactor 210 generates plasma of low pressure and high temperature therein to decompose various contaminants (greenhouse gases, undissolved precursors, particle byproducts, etc.) contained in the process gas. The decomposed components chemically bond with the reaction gas and become harmless elements. Plasma is rich in reactive species and high-energy electrons, thus promoting chemical reactions between the decomposed components of the contaminants and the reactive gas.

다음에 설명하는 제1 내지 제9 실시예의 플라즈마 반응기(210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290)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 비용과 유지 비용을 줄일 수 있고, 오염 물질의 분해 성능을 높일 수 있으며, 플라즈마 반응기의 사용 수명을 효과적으로 늘릴 수 있다.The plasma reactors 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, and 290 of the first to ninth embodiments described below generate a plasma by a capacitively coupled plasma method, (AC) power supply, and has a structure for increasing the discharge efficiency while minimizing the damage of the insulator. These characteristics can reduce the installation cost and maintenance cost of the plasma reactor, improve the decomposition performance of the pollutant, and effectively increase the service life of the plasma reactor.

도 2 내지 도 12를 참고하여 제1 내지 제9 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 세부 구조와 작용에 대해 설명한다.The detailed structure and operation of the plasma reactor according to the first to ninth embodiments will be described with reference to FIGS. 2 to 12. FIG.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a first embodiment of the present invention.

도 1과 도 2를 참고하면, 제1 실시예의 플라즈마 반응기(210)는 진공 펌프(12)의 전단에 위치하는 접지 전극부(20)와, 접지 전극부(20)에 연결 설치되는 절연체(30)와, 절연체(30)의 외면에 고정되는 구동 전극(40)을 포함한다. 구동 전극(40)은 교류 전원부(41)와 연결되어 이로부터 플라즈마 방전에 필요한 구동 전압을 인가받는다.1 and 2, the plasma reactor 210 of the first embodiment includes a ground electrode unit 20 positioned at the front end of the vacuum pump 12, an insulator 30 connected to the ground electrode unit 20, And a driving electrode 40 fixed to the outer surface of the insulator 30. The driving electrode 40 is connected to the AC power source unit 41 and receives a driving voltage required for plasma discharge therefrom.

접지 전극부(20)는 진공 펌프(12)를 향한 제1 단부(21a)와 그 반대측의 제2 단부(21b)를 포함하는 관 모양의 제1 접지 전극(21)과, 제1 접지 전극(21)의 측면에 접속되며 공정 가스를 이송하는 관 모양의 제2 접지 전극(22)을 포함한다. 제2 접지 전극(22)은 제1 및 제2 단부(21a, 21b) 모두와 이격되어 위치하나, 공정 가스가 제1 접지 전극(21)의 내부를 충분한 길이로 흐르도록 제2 단부(21b)에 가깝게 위치한다.The ground electrode unit 20 includes a first ground electrode 21 having a tubular shape and including a first end 21a toward the vacuum pump 12 and a second end 21b opposite to the first end 21a, And a second ground electrode 22 connected to a side surface of the first ground electrode 21 for transferring the process gas. The second grounding electrode 22 is spaced apart from both the first and second ends 21a and 21b but the second end 21b is positioned so that the process gas flows into the first grounding electrode 21 in a sufficient length, Respectively.

제1 및 제2 접지 전극(21, 22)은 원통 모양으로서 서로 같거나 다른 직경을 가질 수 있다. 도 2에서는 제1 접지 전극(21)이 제2 접지 전극(22)보다 큰 직경을 가지는 경우를 예로 들어 도시하였다. 제1 및 제2 접지 전극(21, 22)은 스테인리스강 등의 금속으로 제조되며, 공정 챔버(11)와 진공 펌프(12)를 연결하는 배관을 구성할 수 있다. 즉 공정 챔버(11)와 진공 펌프(12) 사이의 배관(13)이 접지되어 접지 전극부(20)로 기능할 수 있다.The first and second ground electrodes 21 and 22 may be cylindrically shaped and have the same or different diameters. In FIG. 2, the first ground electrode 21 has a larger diameter than the second ground electrode 22, for example. The first and second ground electrodes 21 and 22 are made of metal such as stainless steel and can constitute a pipe connecting the process chamber 11 and the vacuum pump 12. The pipe 13 between the process chamber 11 and the vacuum pump 12 can be grounded to function as the ground electrode unit 20. [

절연체(30)는 제1 접지 전극(21)의 제2 단부(212)에 연결되며 전체적으로 제1 접지 전극(21)과 나란한 관 모양을 이룬다. 절연체(30)는 제2 단부(212)에 고정되고 제1 접지 전극(21)과 나란한 관 모양의 제1 절연부(31)와, 반응 가스 주입구(321)를 형성하면서 제1 절연부(31)의 단부를 덮는 판 모양의 제2 절연부(32)로 구성될 수 있다. 반응 가스는 O2 또는 H2O를 포함할 수 있고, 반응 가스를 이송하는 케리어 가스로서 아르곤이 사용될 수 있다. 반응 가스는 분해된 오염 물질을 안정화시키는 작용을 한다.The insulator 30 is connected to the second end 212 of the first ground electrode 21 and is generally tubular parallel to the first ground electrode 21. The insulator 30 has a tubular first insulation portion 31 fixed to the second end portion 212 and aligned with the first ground electrode 21 and a first insulation portion 31 Like second insulating portion 32 covering the end portion of the plate-shaped second insulating portion 32. The reaction gas may include O 2 or H 2 O, and argon may be used as a carrier gas for transporting the reaction gas. The reaction gas acts to stabilize the decomposed contaminants.

제1 절연부(31)는 원통 모양이고, 제2 절연부(32)는 원판 모양이며, 제1 절연부(31)는 그 중심축이 제1 접지 전극(21)의 중심축과 일치하도록 배치될 수 있다. 절연체(30)는 알루미나, 유리, 또는 석영 등으로 제조될 수 있다. 구동 전극(40)은 제1 절연부(31)의 외주면에 고리 모양(원통 모양)으로 고정되며, 제2 단부(212) 및 제2 절연부(32)와 일정 거리를 두고 이격된다.The first insulating portion 31 is cylindrical in shape and the second insulating portion 32 is in the shape of a disk and the first insulating portion 31 is arranged such that its central axis coincides with the center axis of the first ground electrode 21 . The insulator 30 may be made of alumina, glass, quartz or the like. The driving electrode 40 is fixed to the outer circumferential surface of the first insulating portion 31 in an annular shape and is spaced apart from the second end portion 212 and the second insulating portion 32 by a predetermined distance.

제2 단부(21b)와 제1 절연부(31)의 직경은 제1 단부(21a)의 직경보다 클 수 있다. 제1 접지 전극(21)은 제1 단부(21a)와 접하는 균일 직경부(211)와, 제2 단부(21b)와 접하는 가변 직경부(212)로 구성될 수 있다. 가변 직경부(212)는 절연체(30)로부터 멀어질수록 점진적으로 작아지는 직경을 가지며, 균일 직경부(211)의 길이가 가변 직경부(212)의 길이보다 훨씬 크다. 제2 접지 전극(22)은 가변 직경부(212)와 접하는 균일 직경부(211)의 끝부분에 접속될 수 있다.The diameter of the second end portion 21b and the first insulating portion 31 may be larger than the diameter of the first end portion 21a. The first ground electrode 21 may be composed of a uniform diameter portion 211 in contact with the first end portion 21a and a variable diameter portion 212 in contact with the second end portion 21b. The variable diameter portion 212 has a diameter that gradually decreases as the distance from the insulator 30 increases and the length of the uniform diameter portion 211 is much larger than the length of the variable diameter portion 212. The second ground electrode 22 may be connected to the end of the uniform diameter portion 211 in contact with the variable diameter portion 212.

구동 전극(40)은 교류 전원부(41)와 연결되어 수 kHz 내지 수백 kHz(예를 들어 1 kHz 내지 999 kHz) 주파수의 고전압을 인가받을 수 있다. 도 3에 구동 전극에 인가되는 구동 전압의 파형 예시를 나타내었다. 구동 전극에 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 3에서는 사각 파형을 예로 들어 도시하였으나, 삼각 파형 및 싸인(sine) 파형 등 다양한 파형이 적용될 수 있다.The driving electrode 40 is connected to the AC power supply unit 41 and can receive a high voltage of several kHz to several hundreds kHz (for example, 1 kHz to 999 kHz). FIG. 3 shows an example of the waveform of the driving voltage applied to the driving electrode. The driving voltage Vs applied to the driving electrode is a high voltage at a frequency of 1 kHz to 999 kHz, and the driving voltage shows a periodic change of a positive value (1 / 2Vs) and a negative value (-1 / 2Vs). In FIG. 3, a square waveform is shown as an example, but various waveforms such as a triangle waveform and a sine waveform may be used.

구동 전극(40)에 전술한 구동 전압을 인가하면 구동 전극(40)과 접지 전극부(20)의 전압 차에 의해 플라즈마 반응기(210) 내부(구체적으로 절연체(30) 내부와 제1 접지 전극(21)의 내부)에 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.When the driving voltage is applied to the driving electrode 40, a voltage difference between the driving electrode 40 and the ground electrode unit 20 causes the inside of the plasma reactor 210 (specifically, inside the insulator 30 and the first ground electrode 21) is induced. Discharge occurs when the operating voltage is higher than the breakdown voltage of the internal gas. At this time, since the insulator 30 is also a dielectric, the discharge current continues to increase with time, and decreases as the amount of wall charges accumulated on the surface of the insulator 30 increases.

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.That is, as the discharge current increases after the discharge is started, the space charges inside the plasma accumulate on the surface of the insulator 30 to generate wall charges, and the discharge is weakened with time due to the wall voltage of the insulator 30. The plasma discharge repeats generation, maintenance, and extinction processes while the applied voltage is maintained. Thus, the discharge does not transfer to the arc but stays in the glow region and removes the contaminants discharged from the process chamber 11.

전술한 플라즈마 반응기(210)는 원통 모양의 절연체(30)를 구비하고 있으나, 절연체(30) 내부로 공정 가스가 관통하여 흐르지 않는다. 즉 플라즈마 반응기(210)는 공정 가스의 흐름 경로 상에서 절연체(30)를 이격시켜 공정 가스와 절연체(30)의 접촉 면적을 줄이면서도 공정 가스가 흐르는 제1 접지 전극(21)의 내부로 강한 플라즈마를 발생시켜 오염 물질을 분해 및 제거하는 특징을 가진다.Although the plasma reactor 210 described above has the cylindrical insulator 30, the process gas does not flow through the insulator 30. In other words, the plasma reactor 210 separates the insulator 30 from the flow path of the process gas to reduce a contact area between the process gas and the insulator 30, and to generate a strong plasma into the first ground electrode 21 through which the process gas flows And decomposes and removes pollutants.

따라서 전술한 플라즈마 반응기(210) 구조에서는 플라즈마에 의해 분해된 전구체가 절연체(30) 표면에 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 오염 물질의 분해율 저하를 예방할 수 있고, 절연체(30)의 식각에 따른 절연파괴의 가능성을 차단하여 플라즈마 반응기(210)의 수명을 효과적으로 연장시킬 수 있다.Therefore, in the plasma reactor 210 described above, the precursor decomposed by the plasma is deposited on the surface of the insulator 30, the by-products of the particles decomposed by the plasma, and the fluorine radical decomposed from the greenhouse gas, The phenomenon of etching can be prevented. As a result, it is possible to prevent degradation of the decomposition rate of contaminants due to an increase in the thickness of the insulator 30, and to prevent the dielectric breakdown due to the etching of the insulator 30, thereby effectively extending the life of the plasma reactor 210 .

또한, 절연체(30)가 제1 접지 전극(21)의 가변 직경부(212)와 바로 접함에 따라, 구동 전극(40)과 접지 전극부(20) 사이의 전압 차에 의해 플라즈마 방전이 유도될 때 방전 패스가 단축된다. 즉 제1 접지 전극(21)의 가변 직경부(212)가 대향 방전과 일부 유사한 효과를 유발한다. 따라서 동일한 소비 전력에서 보다 강한 플라즈마 방전이 생성되므로 플라즈마 방전 효율과 오염 물질의 분해 성능을 높일 수 있다.The plasma discharge is induced by the voltage difference between the driving electrode 40 and the ground electrode portion 20 as the insulator 30 directly contacts the variable diameter portion 212 of the first ground electrode 21 The discharge path is shortened. That is, the variable diameter portion 212 of the first ground electrode 21 causes some similar effect to the opposed discharge. Therefore, stronger plasma discharge is generated at the same power consumption, so that plasma discharge efficiency and decomposition performance of contaminants can be increased.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이고, 도 5a는 도 4의 I-I선을 기준으로 절개한 플라즈마 반응기의 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5A is a cross-sectional view of a plasma reactor cut along the line I-I of FIG.

도 4와 도 5a를 참고하면, 제2 실시예의 플라즈마 반응기(220)는 제1 접지 전극(21) 내부에 제3 접지 전극(23)이 추가로 배치되는 것을 제외하고 전술한 제1 실시예의 플라즈마 반응기와 유사한 구성으로 이루어진다. 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용하며, 아래에서는 제1 실시예와 다른 부분에 대해 주로 설명한다.4 and 5A, the plasma reactor 220 of the second embodiment includes the plasma of the first embodiment described above except that the third ground electrode 23 is additionally disposed inside the first ground electrode 21 Reactor. The same reference numerals are used for the same members as in the first embodiment, and the following description will mainly focus on the parts different from those of the first embodiment below.

제3 접지 전극(23)은 제1 단부(21a)와 제2 접지 전극(22) 사이에서 제1 접지 전극(21)의 내부에 위치하며, 원판 모양으로서 제1 접지 전극(21)의 내벽과 직교한다. 제3 접지 전극(23)은 제1 접지 전극(21)의 내경보다 작은 직경으로 형성되고, 적어도 하나의 연결부(24)를 통해 제1 접지 전극(21)의 내벽에 고정되어 정해진 위치를 유지하면서 제1 접지 전극(21)과 통전될 수 있다.The third grounding electrode 23 is located inside the first grounding electrode 21 between the first end 21a and the second grounding electrode 22 and has a disc shape as an inner wall of the first grounding electrode 21, It is orthogonal. The third ground electrode 23 is formed to have a smaller diameter than the inner diameter of the first ground electrode 21 and fixed to the inner wall of the first ground electrode 21 through at least one connecting portion 24 to maintain the predetermined position And may be energized with the first ground electrode 21.

제1 접지 전극(21)의 내벽과 제3 접지 전극(23) 사이의 공간을 통해 공정 가스가 배출된다. 제3 접지 전극(23)을 추가한 제2 실시예의 플라즈마 반응기(220)에서는 제1 접지 전극(21)의 내부 중심에서 플라즈마 밀도를 높여 오염 물질 분해율의 압력 의존성을 낮출 수 있다.The process gas is exhausted through the space between the inner wall of the first ground electrode 21 and the third ground electrode 23. [ In the plasma reactor 220 of the second embodiment in which the third ground electrode 23 is added, the plasma density at the inner center of the first ground electrode 21 can be increased to lower the pressure dependence of the pollutant decomposition rate.

제1 접지 전극(21)의 내부에 제3 접지 전극(23)이 없는 구조에서는 작동 압력에 따라 오염 물질의 분해율이 변할 수 있다. 예를 들어, 작동 압력이 높아질수록 제1 접지 전극(21)의 내벽과 가까운 부분에 플라즈마가 집중되고, 제1 접지 전극(21)의 내부 중심에서는 고에너지 전자들의 수가 감소하고 산소 라디칼의 세기가 낮아지는 경향을 보일 수 있다.In the structure in which the third ground electrode 23 is not provided in the first ground electrode 21, the decomposition rate of the pollutant may vary depending on the operating pressure. For example, as the operating pressure increases, plasma is concentrated at a portion close to the inner wall of the first ground electrode 21, the number of high energy electrons decreases at the inner center of the first ground electrode 21, It can be seen to be lower.

플라즈마 방전에 의해 생성된 고에너지의 전자들은 주로 오염 물질과 충돌하여 오염 물질을 분해시키는 작용을 하고, 산소 라디칼은 주로 분해된 성분들과 화학 반응을 일으켜 이들을 무해한 원소로 변화시키는 작용을 한다. 따라서 제3 접지 전극(23)이 없는 구조에서는 작동 압력이 높아질수록 제1 접지 전극(21)의 내부 중심에서 오염 물질의 분해율이 낮아질 수 있다.The high-energy electrons generated by the plasma discharge collide with contaminants and act to decompose the pollutants. Oxygen radicals mainly react with the decomposed components to convert them into harmless elements. Therefore, in the structure without the third ground electrode 23, the higher the operating pressure, the lower the pollutant decomposition rate at the inner center of the first ground electrode 21.

제2 실시예의 플라즈마 반응기(220)에서는 구동 전극(40)과 제1 접지 전극(21) 사이뿐 아니라 구동 전극(40)과 제3 접지 전극(23) 사이에 플라즈마가 발생하므로, 제1 접지 전극(21)의 내부 중심에 강한 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 작동 압력이 커짐에 따라 제1 접지 전극(21)의 중심 영역에서 플라즈마 밀도가 감소하는 현상을 억제할 수 있으며, 작동 압력이 커지는 경우에도 오염 물질 분해율이 낮아지지 않는다.Plasma is generated between the driving electrode 40 and the third ground electrode 23 as well as between the driving electrode 40 and the first ground electrode 21 in the plasma reactor 220 of the second embodiment, It is possible to generate a strong plasma at the inner center of the substrate 21. As a result, as the operating pressure increases, the phenomenon that the plasma density decreases in the central region of the first ground electrode 21 can be suppressed, and the pollutant decomposition rate does not decrease even when the operating pressure increases.

한편, 제1 실시예와 달리 제2 실시예의 플라즈마 반응기(220)에서 제1 접지 전극(21)은 그 전체가 균일 직경으로 형성될 수 있으며, 제1 절연부(31)는 제1 접지 전극(21)과 같은 직경(내경)을 가질 수 있다. 그리고 제1 접지 전극(21)과 제2 접지 전극(22)의 접속 부위는 아킹 방지를 위해 소정의 곡률로 라운드지게 형성될 수 있다.In contrast, in the plasma reactor 220 of the second embodiment, the first ground electrode 21 may be formed in a uniform diameter as a whole, and the first insulation portion 31 may be formed in the first ground electrode 21 (inner diameter). The connection portion between the first ground electrode 21 and the second ground electrode 22 may be rounded at a predetermined curvature to prevent arcing.

도 5b는 도 5a에 도시한 제3 접지 전극의 제1 변형예를 나타낸 단면도이다.5B is a cross-sectional view showing a first modification of the third ground electrode shown in FIG. 5A.

도 5b를 참고하면, 제1 변형예에서 제3 접지 전극(23)은 적어도 하나의 개구부(231)를 형성하여 진공 배기를 보다 원활하게 할 수 있다. 제3 접지 전극(23)을 관통하는 적어도 하나의 개구부(231)는 알파벳 씨(C)자 모양일 수 있다. 이 경우 제3 접지 전극(23)은 원형의 중앙부(232)와, 중앙부(232)와 이어진 고리 모양의 주변부(233)로 구성된다.Referring to FIG. 5B, in the first modification, the third ground electrode 23 may form at least one opening 231 to make the vacuum evacuation more smooth. At least one opening 231 passing through the third ground electrode 23 may be alphabet C shaped. In this case, the third ground electrode 23 is composed of a circular central portion 232 and an annular peripheral portion 233 connected to the central portion 232.

도 5c는 도 5a에 도시한 제3 접지 전극의 제2 변형예를 나타낸 단면도이다.5C is a cross-sectional view showing a second modification of the third ground electrode shown in Fig. 5A.

도 5c를 참고하면, 제2 변형예에서 제3 접지 전극(31)은 그 가장자리 전체가 제1 접지 전극(21)의 내벽에 고정되며, 중앙에 개구부(234)를 형성한다. 개구부(234)는 원형일 수 있고, 개구부(234)를 통해 공정 가스가 배출된다.Referring to FIG. 5C, in the second modification, the third ground electrode 31 is entirely fixed to the inner wall of the first ground electrode 21, and the opening 234 is formed at the center. The opening 234 may be circular and the process gas is exhausted through the opening 234.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a third embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, 제3 실시예의 플라즈마 반응기(230)는 제2 접지 전극(22)이 제1 접지 전극(21)의 제2 단부(21b)와 접하며 제1 접지 전극(21)에 접속되는 것을 제외하고 전술한 제2 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다. 제2 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용하며, 아래에서는 제2 실시예와 다른 부분에 대해 주로 설명한다.6, the plasma reactor 230 of the third embodiment is configured such that the second ground electrode 22 contacts the second end 21b of the first ground electrode 21 and is connected to the first ground electrode 21 The second embodiment is the same as the second embodiment described above. The same reference numerals are used for the same members as in the second embodiment, and the following description will mainly focus on the parts different from the second embodiment below.

절연체(30)는 제1 접지 전극(21) 및 제2 접지 전극(22) 모두와 접한다. 제3 실시예의 구조에서는 절연체(30)와 제2 접지 전극(22)이 접하는 부분에서 플라즈마가 발생하지 않는 차이가 있지만, 제3 접지 전극(23)에 의해 제1 접지 전극(21) 내부에 강한 플라즈마가 발생하므로 제1 및 제2 접지 전극(21, 22)의 접속 구조 차이에 의한 오염 물질 분해율에는 실질적인 차이가 없다.The insulator 30 contacts both the first ground electrode 21 and the second ground electrode 22. In the structure of the third embodiment, there is a difference in that no plasma is generated in the portion where the insulator 30 and the second ground electrode 22 are in contact with each other. However, the third ground electrode 23 is strong in the first ground electrode 21 There is no substantial difference in the pollutant decomposition ratio due to the difference in the connection structures of the first and second ground electrodes 21 and 22. [

제3 실시예의 플라즈마 반응기(230)는 제1 및 제2 접지 전극(21, 22)과 절연체(30)의 접속 구조를 단순화하여 공정 설비에 이미 설치된 공정 챔버(11)와 진공 펌프(12) 사이의 배관 라인에 용이하게 적용될 수 있다. 제3 실시예의 플라즈마 반응기(230)에서 제3 접지 전극(23)은 도 5b와 도 5c에 도시한 제3 접지 전극으로 대체 가능하다.The plasma reactor 230 of the third embodiment simplifies the connection structure between the first and second ground electrodes 21 and 22 and the insulator 30 and is provided between the process chamber 11 already installed in the process equipment and the vacuum pump 12 It can be easily applied to the piping line of the apparatus. In the plasma reactor 230 of the third embodiment, the third ground electrode 23 can be replaced by the third ground electrode shown in Figs. 5B and 5C.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a fourth embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, 제4 실시예의 플라즈마 반응기(240)는 제1 절연부(31)의 직경이 제1 접지 전극(21)의 직경보다 작은 것을 제외하고 전술한 제3 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다. 제3 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용하며, 아래에서는 제3 실시예와 다른 부분에 대해 주로 설명한다.7, the plasma reactor 240 of the fourth embodiment has the same configuration as that of the third embodiment except that the diameter of the first insulating portion 31 is smaller than the diameter of the first ground electrode 21 . The same reference numerals are used for the same members as those of the third embodiment, and the following description will mainly focus on the differences from the third embodiment below.

제1 접지 전극(21) 내부에 제3 접지 전극(23)이 위치하여 제1 접지 전극(21) 내부에 강한 플라즈마가 발생하므로 제1 절연부(31)의 직경을 작게 하여도 오염 물질 분해율에는 실질적인 영향이 없다. 따라서 고가인 절연체(30)를 소형화하여 재료비를 낮출 수 있으며, 플라즈마 반응기(240)의 초기 설치 비용을 낮출 수 있다.The third ground electrode 23 is located inside the first ground electrode 21 and a strong plasma is generated in the first ground electrode 21 so that even if the diameter of the first insulation portion 31 is reduced, There is no substantial impact. Therefore, the expensive insulator 30 can be downsized to reduce the material cost, and the initial installation cost of the plasma reactor 240 can be reduced.

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a fifth embodiment of the present invention.

도 8을 참고하면, 제5 실시예의 플라즈마 반응기(250)는 제3 접지 전극(23)이 제1 접지 전극(21)의 내벽에 고정된 관 모양이면서 절연체(30)로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 개구부(235)를 형성한 것을 제외하고 전술한 제2 실시예 내지 제4 실시예 중 어느 한 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다. 도 8에서는 제3 실시예의 구조를 기본 구조로 도시하였다.Referring to FIG. 8, the plasma reactor 250 of the fifth embodiment has a tubular shape in which the third ground electrode 23 is fixed to the inner wall of the first ground electrode 21, and the distance from the insulator 30 is narrower The second embodiment has the same structure as that of any of the second to fourth embodiments except that the opening 235 is formed. In FIG. 8, the structure of the third embodiment is shown as a basic structure.

제3 접지 전극(23)은 제1 접지 전극(21)의 길이 방향을 따라 소정의 길이를 가지며, 제3 접지 전극(23)의 중앙에 형성된 개구부(235)는 절연체(30)로부터 멀어질수록 폭이 좁아진다.The third ground electrode 23 has a predetermined length along the longitudinal direction of the first ground electrode 21 and the opening 235 formed at the center of the third ground electrode 23 is distant from the insulator 30 The width becomes narrower.

제5 실시예의 구조에서는 판 모양의 제3 접지 전극 대비 제3 접지 전극(23)이 구동 전극(40)에 더 가깝게 위치하므로, 플라즈마 방전이 유도될 때 방전 패스를 단축시켜 동일한 소비 전력에서 보다 강한 플라즈마 방전을 유도할 수 있다. 또한, 제1 접지 전극(21)의 길이 방향을 따라 보다 넓은 영역에 걸쳐 제1 접지 전극(21)의 내부 중심에 강한 플라즈마를 발생시키므로 오염 물질 분해율의 압력 의존성을 효과적으로 낮출 수 있다.In the structure of the fifth embodiment, since the third ground electrode 23 is closer to the driving electrode 40 than the plate-like third ground electrode, the discharge path is shortened when the plasma discharge is induced, The plasma discharge can be induced. In addition, since strong plasma is generated in the inner center of the first ground electrode 21 over a larger area along the longitudinal direction of the first ground electrode 21, the pressure dependency of the pollutant decomposition rate can be effectively lowered.

도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a sixth embodiment of the present invention.

도 9를 참고하면, 제6 실시예의 플라즈마 반응기(260)는 제1 접지 전극(21)에 끝이 막힌 관 부재(25)가 부착되는 것을 제외하고 전술한 제2 실시예 내지 제5 실시예 중 어느 한 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다. 도 9에서는 제3 실시예의 구조를 기본 구조로 도시하였다.9, the plasma reactor 260 of the sixth embodiment is similar to that of the second to fifth embodiments described above except that a pipe member 25 with a closed end is attached to the first ground electrode 21 And has the same configuration as that of any one embodiment. In Fig. 9, the structure of the third embodiment is shown as a basic structure.

관 부재(25)는 제2 접지 전극(22)과 마주하는 제1 접지 전극(21)의 일 측면에 부착될 수 있으며, 제2 접지 전극(22)과 같은 직경으로 형성될 수 있다. 제2 접지 전극(22)을 통해 투입된 공정 가스의 일부는 관 부재(25)를 거쳐 제1 접지 전극(21)의 내부로 이동한다. 관 부재(25)는 공정 가스의 잔류 시간을 늘려 오염 물질의 분해율을 높이는 기능을 한다.The tubular member 25 may be attached to one side of the first ground electrode 21 facing the second ground electrode 22 and may be formed to have the same diameter as the second ground electrode 22. Part of the process gas introduced through the second ground electrode 22 moves into the first ground electrode 21 via the pipe member 25. The pipe member 25 functions to increase the decomposition rate of the pollutant by increasing the residence time of the process gas.

도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.10 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a seventh embodiment of the present invention.

도 10을 참고하면, 제7 실시예의 플라즈마 반응기(270)는 제3 접지 전극(23)을 둘러싸는 제1 접지 전극(21)의 일부가 확장되어 파티클 포집함(26)으로 기능하는 것을 제외하고 전술한 제2 실시예 내지 제4 실시예 중 어느 한 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다. 도 10에서는 제2 실시예의 구조를 기본 구조로 도시하였다.10, the plasma reactor 270 of the seventh embodiment is similar to the plasma reactor of the seventh embodiment except that a part of the first ground electrode 21 surrounding the third ground electrode 23 is extended to function as a particle trap box 26 And has the same configuration as any of the second to fourth embodiments described above. In Fig. 10, the structure of the second embodiment is shown as a basic structure.

제3 접지 전극(23)은 파티클 포집함(26)의 내벽과 일정한 거리를 두고 이격되며, 제1 접지 전극(21)보다 큰 직경으로 형성될 수 있다. 제3 접지 전극(23)은 원판 모양으로 형성되고, 아랫면에 고정된 지지부(27)에 의해 제1 접지 전극(21)과 연결되어 파티클 포집함(26) 내부에서 정해진 위치를 유지하면서 제1 접지 전극(21)과 통전될 수 있다.The third ground electrode 23 may be spaced apart from the inner wall of the particle trap box 26 by a predetermined distance, and may be formed to have a diameter larger than that of the first ground electrode 21. The third ground electrode 23 is formed in a circular plate shape and connected to the first ground electrode 21 by a support portion 27 fixed to the bottom surface of the third ground electrode 23 to maintain the predetermined position in the particle trap box 26, And can be energized with the electrode 21.

지지부(27)에는 진공 배기를 위한 적어도 하나의 개구부(271)가 형성된다. 지지부(27)의 원주 방향 및 길이 방향을 따라 복수의 원형 개구부가 형성되거나, 지지부(27)의 원주 방향 또는 길이 방향을 따라 슬릿 모양의 개구부가 길게 형성될 수도 있다.The supporting portion 27 is provided with at least one opening 271 for evacuating the vacuum. A plurality of circular openings may be formed along the circumferential direction and the longitudinal direction of the support portion 27 or a slit-shaped opening may be formed along the circumferential direction or the longitudinal direction of the support portion 27.

제2 접지 전극(22)을 통해 유입된 공정 가스는 제3 접지 전극(23) 상부의 플라즈마 영역을 통과하면서 오염 물질의 분해 및 제거가 이루어지고, 플라즈마 영역을 통과한 공정 가스는 파티클 포집함(26) 내부로 이동한다. 이때 공정 가스에 포함된 입자 부산물들은 파티클 포집함(26)에 쌓이고, 나머지 공정 가스는 지지부(27)의 개구부(271)를 통과해 진공 펌프(12)로 유입된다. 제7 실시예의 구조에서는 진공 펌프(12)로 유입되는 입자 부산물의 양을 줄여 진공 펌프의 수명을 연장시킬 수 있다.The process gas introduced through the second ground electrode 22 passes through the plasma region above the third ground electrode 23 to decompose and remove contaminants, and the process gas that has passed through the plasma region receives particles 26). At this time, the particle by-products contained in the process gas are accumulated in the particle collecting box 26, and the remaining process gas flows into the vacuum pump 12 through the opening 271 of the support portion 27. In the structure of the seventh embodiment, the amount of particle byproducts introduced into the vacuum pump 12 can be reduced to prolong the service life of the vacuum pump.

도 11은 본 발명의 제8 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.11 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to an eighth embodiment of the present invention.

도 11을 참고하면, 제8 실시예의 플라즈마 반응기(280)는 제1 접지 전극(21)이 파티클 포집함(26)을 사이에 두고 서로 직교하는 두 개의 파트(213, 214)로 구분되는 것을 제외하고 전술한 제7 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다. 제7 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용하며, 아래에서는 제7 실시예와 다른 부분에 대해 주로 설명한다.11, the plasma reactor 280 of the eighth embodiment is similar to the plasma reactor of the eighth embodiment except that the first ground electrode 21 is divided into two parts 213 and 214 that are orthogonal to each other with the particle trap box 26 therebetween And has the same configuration as that of the seventh embodiment described above. The same reference numerals are used for the same members as in the seventh embodiment, and the following description will mainly focus on the differences from the seventh embodiment below.

파티클 포집함(26)은 깔때기 모양의 바닥부(261)를 구비할 수 있으며, 제1 접지 전극(21)은 진공 펌프(12)를 향한 제1 단부(21a)를 가지면서 파티클 포집함(26)의 측면에 접속되는 제1 파트(213)와, 절연체(30)를 향한 제2 단부(21b)를 가지면서 파티클 포집함(26)의 상면에 접속되는 제2 파트(214)를 포함할 수 있다. 제3 접지 전극(23)은 적어도 하나의 연결부에 의해 파티클 포집함(26)의 내부에 고정되어 정해진 위치를 유지하면서 제1 접지 전극(21)과 통전될 수 있다.The particle collecting box 26 may have a funnel shaped bottom 261 and the first ground electrode 21 has a first end 21a toward the vacuum pump 12 and a particle trap 26 And a second part 214 connected to the upper surface of the particle collection box 26 with a second end 21b toward the insulator 30, have. The third ground electrode 23 is fixed to the inside of the particle trap box 26 by at least one connecting portion and can be energized with the first ground electrode 21 while maintaining the predetermined position.

제2 접지 전극(22)을 통해 유입된 공정 가스는 제3 접지 전극(23) 상부의 플라즈마 영역을 통과하면서 오염 물질의 분해 및 제거가 이루어지고, 플라즈마 영역을 통과한 공정 가스는 파티클 포집함(26) 내부로 이동한다. 이때 공정 가스에 포함된 입자 부산물들은 파티클 포집함(26)의 바닥부(261)에 쌓이고, 나머지 공정 가스는 제1 접지 전극(21)의 제1 파트(213)를 통과해 진공 펌프(12)로 유입된다.The process gas introduced through the second ground electrode 22 passes through the plasma region above the third ground electrode 23 to decompose and remove contaminants, and the process gas that has passed through the plasma region receives particles 26). Particulate byproducts contained in the process gas are accumulated in the bottom portion 261 of the particle collecting box 26 and the remaining process gas is passed through the first part 213 of the first ground electrode 21 to the vacuum pump 12, Lt; / RTI >

도 12는 본 발명의 제9 실시예에 따른 플라즈마 반응기의 단면도이다.12 is a cross-sectional view of a plasma reactor according to a ninth embodiment of the present invention.

도 12를 참고하면, 제9 실시예의 플라즈마 반응기(290)는 절연체(301)와 구동 전극(401)이 판 모양인 것을 제외하고 전술한 제2 실시예, 제3 실시예, 제5 실시예 내지 제8 실시예 중 어느 한 실시예와 유사한 구성으로 이루어진다. 도 12에서는 제2 실시예의 구조를 기본 구조로 도시하였다.12, the plasma reactor 290 of the ninth embodiment is the same as the plasma reactor 290 of the second embodiment, the third embodiment, and the fifth embodiment described above except that the insulator 301 and the driving electrode 401 are plate- And has a configuration similar to that of any one of the eighth embodiment. In Fig. 12, the structure of the second embodiment is shown as a basic structure.

절연체(301)는 원판 모양으로서 제1 접지 전극(21)의 제2 단부(21b)에 고정되며, 구동 전극(401) 또한 원판 모양으로서 절연체(301)의 외면에 고정된다. 구동 전극(401)은 절연체(301)보다 작은 직경으로 형성될 수 있다. 절연체(301)와 구동 전극(401)이 판 모양으로 형성됨에 따라 구동 전극(401)과 제3 접지 전극(23) 사이에 대향 방전이 일어나 플라즈마 세기를 높일 수 있고, 절연체(301)의 사용량을 줄여 재료비를 낮출 수 있다. 제2 접지 전극(22)에 반응 가스 주입구(221)가 형성될 수 있다.The insulator 301 is fixed to the second end 21b of the first ground electrode 21 as a disk and the driving electrode 401 is also fixed to the outer surface of the insulator 301 as a disk. The driving electrode 401 may be formed to have a diameter smaller than that of the insulator 301. The insulator 301 and the driving electrode 401 are formed in a plate shape so that a counter discharge is generated between the driving electrode 401 and the third ground electrode 23 to increase the plasma intensity and the use amount of the insulator 301 The material cost can be reduced. A reaction gas inlet 221 may be formed in the second ground electrode 22.

전술한 제1 내지 제9 실시예 모두에서 공정 가스는 절연체(30, 301) 내부를 관통하여 흐르지 않으며, 절연체(30, 301)는 공정 가스의 흐름 경로 상에서 일정 거리 이격되어 위치한다. 따라서 플라즈마에 의해 분해된 전구체가 절연체(30, 301) 표면에 증착되어 발생하는 오염 물질의 분해율 저하를 예방할 수 있고, 온실 가스로부터 분해된 불소 라디칼 등이 절연체(30, 301) 표면를 식각시키는 현상을 방지하여 플라즈마 반응기의 수명을 연장시킬 수 있다.In both of the first to ninth embodiments described above, the process gas does not flow through the inside of the insulators 30 and 301, and the insulators 30 and 301 are spaced apart from each other by a certain distance on the flow path of the process gas. Accordingly, it is possible to prevent degradation of the decomposition rate of the contaminants generated by the deposition of the precursor decomposed by the plasma on the surfaces of the insulators 30 and 301, and the phenomenon that the fluorine radical decomposed from the greenhouse gas etches the surfaces of the insulators 30 and 301 So that the life of the plasma reactor can be prolonged.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

100: 공정 설비 11: 공정 챔버
12: 진공 펌프 13: 배관
210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290: 플라즈마 반응기
20: 접지 전극부 21: 제1 접지 전극
22: 제2 접지 전극 23: 제3 접지 전극
30, 301: 절연체 31: 제1 절연부
32: 제2 절연부 40, 401: 구동 전극
41: 교류 전원부100: Process equipment 11: Process chamber
12: Vacuum pump 13: Piping
210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290: plasma reactor
20: ground electrode part 21: first ground electrode
22: second ground electrode 23: third ground electrode
30, 301: insulator 31: first insulating portion
32: second insulating portion 40, 401: driving electrode
41: AC power source

Claims (13)

공정 챔버로부터 진공 펌프를 향하는 공정 가스의 배출 경로 상에 연결 설치되어 공정 가스에 포함된 오염 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 전극과, 제1 접지 전극의 측면에 접속되며 상기 공정 가스를 이송하는 관 모양의 제2 접지 전극을 포함하는 접지 전극부;
상기 공정 가스의 이동 경로와 이격된 상태로 상기 제2 단부에 연결 설치되는 절연체; 및
상기 절연체의 외면에 고정되고, 교류 전원부와 연결되어 교류 구동 전압을 인가받으며, 상기 접지 전극부와의 전압 차에 의해 상기 제1 접지 전극의 내부에 저압 플라즈마를 생성하는 구동 전극
을 포함하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.1. A plasma reactor connected to a discharge path of a process gas directed from a process chamber to a vacuum pump to remove contaminants contained in the process gas,
A first ground electrode disposed at a front end of the vacuum pump and including a first end toward the vacuum pump and a second end opposite to the first end; and a second ground electrode connected to a side surface of the first ground electrode, A ground electrode part including a second ground electrode in a tubular shape;
An insulator connected to the second end in a state separated from a moving path of the process gas; And
A driving electrode that is fixed to an outer surface of the insulator and is connected to the AC power source to receive an AC driving voltage and generates a low-pressure plasma in the first ground electrode by a voltage difference between the ground electrode unit,
Wherein the plasma reactor is a plasma reactor. 제1항에 있어서,
상기 절연체는 상기 제2 단부에 고정되고 상기 제1 접지 전극과 나란한 관 모양의 제1 절연부와, 반응 가스 주입구를 형성하면서 상기 제1 절연부의 단부를 덮는 판 모양의 제2 절연부를 포함하며,
상기 구동 전극은 상기 제1 절연부의 외주면에 고리 모양으로 고정되는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.The method according to claim 1,
The insulator includes a first insulating portion having a tubular shape fixed to the second end portion and aligned with the first ground electrode, and a plate-like second insulating portion covering the end portion of the first insulating portion while forming a reaction gas inlet,
Wherein the driving electrode is annularly fixed to an outer circumferential surface of the first insulating portion. 제2항에 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 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.3. The method of claim 2,
The diameter of the second end portion and the first insulating portion is larger than the diameter of the first end portion,
Wherein the first ground electrode includes a uniform diameter portion in contact with the first end portion and a variable diameter portion in contact with the second end portion. 제3항에 있어서,
상기 가변 직경부의 길이는 상기 균일 직경부의 길이보다 작고,
상기 제2 접지 전극은 상기 가변 직경부와 접하는 상기 균일 직경부의 끝부분에 접속되는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.The method of claim 3,
The length of the variable diameter portion is smaller than the length of the uniform diameter portion,
And the second ground electrode is connected to an end of the uniform diameter portion in contact with the variable diameter portion. 제2항에 있어서,
상기 제2 접지 전극과 상기 제1 단부 사이에서 상기 제1 접지 전극의 내측에 위치하는 제3 접지 전극을 더 포함하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.3. The method of claim 2,
And a third ground electrode positioned between the second ground electrode and the first end and inside the first ground electrode. 제5항에 있어서,
상기 제2 접지 전극은 상기 제2 단부와 접하거나 상기 제2 단부와 이격되어 위치하고,
상기 제1 접지 전극은 전체가 균일 직경으로 형성되며,
상기 제1 절연부는 상기 제1 접지 전극과 같거나 작은 직경으로 형성되는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.6. The method of claim 5,
The second ground electrode being in contact with or spaced apart from the second end,
Wherein the first ground electrode is formed with a uniform diameter as a whole,
Wherein the first insulating portion has a diameter equal to or smaller than that of the first ground electrode. 제1항에 있어서,
상기 절연체는 상기 제2 단부를 덮는 판 모양으로 형성되고,
상기 구동 전극은 상기 절연체의 외면에 판 모양으로 고정되며,
상기 제2 접지 전극과 상기 제1 단부 사이에서 상기 제1 접지 전극의 내측에 제3 접지 전극이 위치하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.The method according to claim 1,
Wherein the insulator is formed in a plate shape covering the second end portion,
The driving electrode is fixed on the outer surface of the insulator in a plate-
And a third ground electrode is located inside the first ground electrode between the second ground electrode and the first end. 제5항 또는 제7항에 있어서,
상기 제3 접지 전극은 상기 제1 접지 전극의 내벽과 직교하는 판 모양으로 형성되고, 상기 제1 접지 전극과 거리를 두고 위치하거나 적어도 하나의 개구부를 형성하여 상기 공정 가스를 통과시키는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.The method according to claim 5 or 7,
Wherein the third ground electrode is formed in a plate shape orthogonal to the inner wall of the first ground electrode and is disposed at a distance from the first ground electrode or at least one opening is formed, Plasma Reactor. 제5항 또는 제7항에 있어서,
상기 제3 접지 전극은 상기 제1 접지 전극의 내벽에 고정된 관 모양으로 형성되고, 상기 절연체로부터 멀어질수록 폭이 좁아지는 개구부를 형성하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.The method according to claim 5 or 7,
Wherein the third ground electrode is formed in a tubular shape fixed to an inner wall of the first ground electrode and forms an opening that becomes narrower as the distance from the insulator is smaller. 제5항 또는 제7항에 있어서,
상기 제2 접지 전극과 마주하는 상기 제1 접지 전극의 일 측면에 끝이 막힌 관 부재가 부착되어 상기 공정 가스의 잔류 시간을 늘리는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.The method according to claim 5 or 7,
And a tubular member with a closed end is attached to one side of the first ground electrode facing the second ground electrode to increase the residence time of the process gas. 제5항 또는 제7항에 있어서,
상기 제3 접지 전극을 둘러싸는 제1 접지 전극의 일부가 확장되어 파티클 포집함으로 기능하며,
상기 제3 접지 전극은 상기 파티클 포집함 내부에서 상기 제1 접지 전극보다 큰 직경으로 형성되는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.The method according to claim 5 or 7,
A portion of the first ground electrode surrounding the third ground electrode is expanded and functions to collect particles,
Wherein the third ground electrode has a diameter larger than that of the first ground electrode in the particle trapping chamber. 제11항에 있어서,
상기 제3 접지 전극은 아랫면에 고정된 지지부에 의해 상기 제1 접지 전극과 연결되며,
상기 지지부는 공정 가스를 통과시키기 위한 적어도 하나의 개구부를 형성하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.12. The method of claim 11,
The third ground electrode is connected to the first ground electrode by a support fixed to the lower surface,
Wherein the support defines at least one opening for passing a process gas therethrough. 제11항에 있어서,
상기 제1 접지 전극은 상기 제1 단부를 가지면서 상기 파티클 포집함의 측면에 접속되는 제1 파트와, 상기 제2 단부를 가지면서 상기 파티클 포집함의 상면에 접속되는 제2 파트를 포함하는 오염 물질 제거용 플라즈마 반응기.12. The method of claim 11,
Wherein the first ground electrode comprises a first part having the first end and connected to the side of the particle trapping compartment and a second part connected to the top surface of the particle trapping compartment with the second end, Lt; / RTI >
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