KR101837931B1 - 고유량의 퍼플루오르화합물(PFCs) 가스 저감을 위한 나선형 플라즈마 챔버. - Google Patents

고유량의 퍼플루오르화합물(PFCs) 가스 저감을 위한 나선형 플라즈마 챔버. Download PDF

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Abstract

본 발명은 유입구 및 배출구를 포함하는 챔버 바디; 상기 챔버 바디 내에 위치하여, 상기 유입구 및 배출구와 연통되되, 적어도 두개 이상의 채널이 서로 소정간격 이격되게 구비되는 플라즈마 채널; 및 상기 챔버 바디 외주에 위치하여, 상기 플라즈마 채널에 플라즈마를 형성시키는 자기코어; 를 포함하며, 상기 플라즈마 채널은, 상기 유입구로부터 유입되는 유체가 나선운동이 되도록 길이방향에 대해 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 플라즈마 챔버를 제공하고자 한다.

Description

고유량의 퍼플루오르화합물(PFCs) 가스 저감을 위한 나선형 플라즈마 챔버. {Twist type Plasma Chamber for reducing high flow rate PFCs gas}
본 발명은 고유량의 퍼플루오르화합물(PFCs) 가스 및 유해가스를 고효율로 처리 할 수 있는 플라즈마 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체, 디스플레이 패널 및 태양광 전지 등의 제조 공정 중 공정 챔버에서 발생하는 퍼플루오르화합물(PFCs) 가스 및 유해가스를 분해하여 제거하는 플라즈마 장치에 관한 것이다.
현재 반도체, 디스플레이 패널 및 태양광 전지 등을 제조하는 제조 공정의 수행을 위해서는 인위적인 진공형성이 필요하며 이러한 진공 발생을 위해서는 다양한 형태의 진공펌프와 진공 배기 부품들의 사용이 필수적이다.
이러한 제조 공정 등의 경우 식각(Etching), 화학기상증착(CVD, Chemical Vapor Deposition), 원자층증착(ALD, Atomic Layer Deposition), 세정(Cleaning) 공정 등이 있으며, 이러한 단계에서 CF4, C2F6, C3F8, C4F10, CHF3, SF6, NF3 등과 같은 퍼플루오르화합물(PFCs) 가스가 널리 사용되고 있다. 이러한 퍼플루오르화합물 기체는 순수한 상태로 사용하거나, 공기나 질소, 다른 불활성 기체와 혼합하여 사용 되고 있으며, 이러한 기체는 제조 공정 중에 다른 종과 반응하지 않아 공정 완료 후 공정부산물로 미분해 전구체(Precursor), 온실가스(Greenhouse gas), 미세입자(PM, Particulate Matter) 등으로 배출되고 있는 실정이다.
이러한 미반응 가스, 폐가스 등의 공정 부산물 중 HF, 플루오르화물 및 염화물 등은 진공 펌프와 배관 내부를 통해 이동하면서 금속 표면 등에 대해 부식을 유발하며, 이송 경로에 설치된 부품들을 통과하면서 상 변이 과정을 거친 후 분말 형태로 변하게 되어 진공펌프 내부에 축적되어 진공펌프의 수명을 단축시키는 주요인으로 작용하고 있다.
따라서, 공정 챔버에서 배출된 퍼플루오르화합물(PFCs)을 분해하기 위한 플라즈마 처리 기술이 연구되고 있다.
플라즈마는 이온과 전자를 포함하는 고도로 이온화된 가스로써, 플라즈마 공급원으로부터 인가된 에너지에 의해 전기장과 자기장이 생성되어 이온과 전자가 챔버 내에서 나선운동을 일으킨다.
한국등록특허 제10-0810258호에 나타난 바와 같이, 종래의 플라즈마 챔버를 도 1에 도시하였다. 도 1을 참조하면, 유입구(1000)로 유입된 유체는 플라즈마 챔버 내에서 생성된 플라즈마에 의해 플라즈마 채널을 따라 유출구(2000)로 이동하게 되는데, 이때, 이온과 전자가 굴곡부(3000)에서 와류(turbulence)가 발생하게 되어 이온과 전자의 정체 현상에 의해 해리된 PFC가스가 재결합하여 분해 효율이 감소될 뿐만 아니라, 챔버의 부식의 원인인 식각이 일어나는 문제점이 있다.
또한, 반도체 기판과 같은 웨이퍼 또는 디스플레이의 제조에 사용되는 유리 패널과 같은 피처리 기판의 대형화에 따라 공정 가스의 사용량이 증가되고 있는데, 이에 따라 고유량의 가스를 처리할 수 있는 플라즈마 처리 장치 기술이 요구되는 실정이다.
KR 등록 0810258 (2008.02.27)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 고유량의 PFC 및 유해 가스를 고효율로 분해 할 수 있는 플라즈마 챔버를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 유입구 및 배출구를 포함하는 챔버 바디; 상기 챔버 바디 내에 위치하여, 상기 유입구 및 배출구와 연통되되, 적어도 두개의 채널이 서로 소정간격 이격되게 구비되는 플라즈마 채널; 및 상기 챔버 바디 외주에 위치하여, 상기 플라즈마 채널에 플라즈마를 형성시키는 자기코어; 를 포함하며, 상기 플라즈마 채널은, 상기 유입구로부터 유입되는 유체가 나선운동 되도록 길이방향에 대해 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 플라즈마 챔버를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 플라즈마 챔버는 적어도 두개 이상의 채널이 유입구에서 유출구까지 서로 소정간격 이격되게 나선형으로 구비된 채널과 각각의 채널을 부분적으로 감싸는 자기코어에 의해 발생된 전기장(E-field)과 자기장(B-Field) 방향의 운동에너지와 나선형의 플라즈마 채널 형상에 의해 이온과 전자의 충돌이 극대화되어 고밀도(High Density)의 플라즈마가 구현될 수 있다.
또한, 챔버 내 와류(turbulence) 현상에 의한 이온과 전자의 정체 현상을 최소화 하여 원활한 가스의 유동이 일어나게 되고, 그로 인해 채널길이와 체류시간 증가로 다량의 라디칼(Radical)을 발생될 수 있다.
이로 인해 고유량의 PFC가스를 처리 및 부산물(By-product) 발생율을 감소 시키고, 챔버의 수명(Life time)을 증가 시킬 수 있다.
도 1은 종래의 플라즈마 챔버를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버의 모식도 이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버의 정면도 이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버의 측면도 이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 채널의 평면도 이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 채널의 저면도 이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 채널의 정면도 이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 채널의 측면도 이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 채널의 측면 사시도 이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트 코어의 모식도 이다.
도 12는 종래의 플라즈마 챔버 형상에 따른 유체 유동 시뮬레이션을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버의 유체 유동 시뮬레이션을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 코어의 온도변화에 따른 전력손실(loss)을 나타낸 도면이다.
본 발명은 고유량의 PFC 및 유해 가스를 고효율로 분해 할 수 있는 나선형 플라즈마 챔버에 관한 것이다.
본 발명의 나선형 플라즈마 챔버는 유입구 및 배출구를 포함하는 챔버 바디; 상기 챔버 바디 내에 위치하여, 상기 유입구 및 배출구와 연통되되, 적어도 두개 이상의 채널이 서로 소정간격 이격되게 구비되는 플라즈마 채널; 및 상기 챔버 바디 외주에 위치하여, 상기 플라즈마 채널에 플라즈마를 형성시키는 자기코어; 를 포함하며, 상기 플라즈마 채널은, 상기 유입구로부터 유입되는 유체가 나선운동 되도록 길이방향에 대해 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유입구와 배출구는 상기 챔버 바디 일단과 타단에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 플라즈마 채널은 상기 유입구에서 분기되어 상기 배출구에 합류되는 것을 특징으로 한다.
이에 더하여, 상기 자기코어는 적어도 1개 이상의 페라이트 코어로, 상기 챔버 바디를 소정 부분 감싸는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자기코어는 상기 플라즈마 채널 내에 RF(radio frequency)를 인가하기 위한 코일형태의 안테나와 연결되는 것을 특징으로 한다.
여기서, RF(radio frequency) 플라즈마는 변압기 결합 플라즈마(TCP: Transformer Coupled Plasma) 라 일컫는 플라즈마 일 수 있다.
한편, 상기 나선형 플라즈마 챔버는 상기 자기코어의 전력 손실율을 나타내는 파라미터 값을 측정하여 측정 결과 값에 따라 상기 자기코어에 인가되는 전력을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 파라미터 값은 전자기장, 온도, 전압 및 전류로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 더하여, 상기 측정부는 전자기장 측정부, 온도 측정부, 전압 측정부 및 전류 측정부로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 파라미터 값과 기 입력된 기준값을 비교하여 상기 코어에 인가되는 전력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 나선형 플라즈마 챔버는 공정 챔버에서 배기되는 미반응 가스, 폐가스 등의 공정 부산물을 정화하여 외부로 배기하기 위한 것으로, 공정 챔버와 진공 펌프 사이에 배치되어 공정 챔버에서 배출되는 유해 가스 등의 공정 부산물을 제거 할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 플라즈마 챔버의 모식도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버의 정면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버의 측면도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 채널의 평면도, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 채널의 저면도, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 채널의 정면도, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 채널의 측면도, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 채널의 측면 사시도, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트 코어의 모식도, 도 12는 종래의 플라즈마 챔버 형상에 따른 유체 유동을 나타낸 시뮬레이션을 도시한 도면, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버의 유체 유동을 나타낸 시뮬레이션을 도시한 도면, 도 14는 코어의 온도변화에 따른 전력손실(loss)을 나타낸다.
이하, 도 2 내지 도 14와 실시예를 통해 본 발명인 나선형 플라즈마 챔버를 상세히 설명한다.
본 발명은 고유량의 PFC 및 유해 가스를 고효율로 분해 할 수 있는 나선형 플라즈마 챔버(10)에 관한 것이다.
도 2 내지 도4에 도시된 바에 따르면, 나선형 플라즈마 챔버(10)는 유입구(100) 와 배출구(200)를 포함하는 챔버 바디(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유입구(100) 일측에는 점화기(igniter, 800)가 형성되고 상기 점화기(800)를 이용하여 초기 방전을 발생시킬 수 있다.
초기 방전 발생을 위해 아르곤(Ar), 헬륨(He), 질소(N2), 물(H2O) 및 산화질소(N2O)를 투입 할 수 있으며, 아르곤, 헬륨, 질소, 물 및 산화질소는 플라즈마 내 이온화를 통해 전자를 생성하고 생성된 전자는 유입구(100)를 통해 유입되는 과불화탄소(PFCs) 및 유해가스와 충돌해 가스를 분해할 수 있다.
이에 더하여, 상기 챔버 바디 내에 위치하여, 상기 유입구 및 배출구와 연통되도록 적어도 두 개 이상의 채널이 서로 소정간격 이격되게 구비되는 플라즈마 채널(400)을 포함한다.
여기서, 상기 플라즈마 채널(400)이 소정간격 이격되게 구비되는 것은, 코어(500)를 상기 각각의 채널(400) 사이에 구비할 수 있도록 하기 위함이다.
따라서, 상기 플라즈마 채널(400)을 내부에 구비하는 챔버 바디(300) 또한 상기 플라즈마 채널(400)의 나선형 형태를 따라 소정간격 이격되도록 중공(900)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 채널을 내부에 구비하는 챔버 바디(300)는 전도체 및 부도체 물질로 구성될 수 있으며, 하나 이상의 절연부를 포함할 수 있다.
상기 절연부는 일 예로, 절연체인 디씨 브레이크(DC Break)가 삽입 될 수 있다.
또한, 상기 유입구(100)와 배출구(200)는 상기 챔버 바디(300)의 일단과 타단에 각각 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 플라즈마 채널(400)은 상기 챔버 바디(300)의 일단에 형성된 유입구(100)에서 분기되어 상기 배출구(200)에 합류될 수 있으며, 상기 유입구(100)로부터 유입되는 유체의 나선운동이 극대화 되도록 상기 유입구(100)에서 상기 배출구(200)까지 나선형으로 형성 될 수 있다.
다시, 도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 자기코어(500)는 페라이트 코어 일 수 있으며, 상기 플라즈마 채널을 포함하는 챔버 바디(300) 외주를 일부분 감싸는 형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 자기코어(500)는 적어도 1개 이상 구비될 수 있으며, 상기 유입구(100) 및 유출구(200) 사이에 구비되는 것이 바람직하다.
만약, 상기 자기코어(500)가 1개 구비 될 때, 상기 유입구(100)와 인접한 위치에 구비되는 것이 바람직하다.
도 10에 도시한 바와 같이, 상기 자기코어(500)의 형태는 상기 플라즈마 채널(400)이 2개 일 때, 하나의 직사각형 형태의 자기코어가 상기 각각의 채널이 통과되도록 2개의 통로(path)를 형성하도록 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 플라즈마 채널을 구비하는 챔버 바디(300) 외주를 감쌀 수 있는 형태라면 어떠한 형태라도 사용 가능 하다.
여기서, 2개의 통로를 구비하는 하나의 자기코어(500)는, 각각의 플라즈마 채널이 구비된 챔버 바디(300) 외주에 직사각형 코어를 각각 하나씩 사용하여 감싸는 것과 비교하여, 부피와 비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 복수개의 플라즈마 채널을 각각 감싸는 형태 일 수 있다.
이에 더하여, 도 11은 상기 플라즈마 채널(400)에 상기 자기코어(500)가 구비 될 수 있는 형태의 일 예를 나타내었다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 자기코어(500)는 상기 유입구(100)에 인접한 위치에 구비된 제1 코어(501), 상기 제1 코어와 소정 간격 이격 되는 하부에 구비된 제2 코어(502), 상기 유출구(200)에 인접한 위치에 구비된 제3 코어(503)으로 구성될 수 있으나, 상기 코어(500)는 도 11에 일 예로 나타낸 개수 및 위치에 한정되지 않고 상기 플라즈마 채널(400)의 길이방향에 따른 어느 곳에나 위치할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 나선형 플라즈마 챔버는, 아르곤 가스와 같은 불활성 가스를 상기 유입구(100)에 주입하고, 점화기(800)에 전력을 인가하여 초기 방전을 일으켜 플라즈마를 방전시킨다.
다음으로, PFCs 및 유해 가스가 유입구(100)를 통해 유입되면, 나선형으로 형성된 플라즈마 챔버에 의해 나선운동으로 바뀌며 플라즈마 채널을 따라 유동하게 되며, 유동된 상기 유체가 상기 제1 코어(501) 부근을 지날 때, 1차적으로 페라이트코어에서 유도된 전자기장(E&B Field) 에너지(Energy)에 의해 회전운동이 일어나면서 전자와 이온의 충돌이 극대화가 된다. 상기 제2 코어(502) 부근을 지나면서 2차적으로 전자기장(E&B Field) 에너지(Energy)를 받게 되며, 이때 나선운동이 배로 극대화 되며, 제3 코어(503) 부근을 지나면서 3차적 전자기장(E&B Field) 에너지(Energy)가 인가되면서 이온과 전자 운동이 초극대화로 활성화 되면서 다량의 라디칼(Radical)이 형성된다.
이로 인해 고유량의 PFCs 및 유해 가스를 처리 할 수 있으며, 분해 효율이 증가 된다.
한편, 상기 자기코어(500)는 상기 플라즈마 채널 내에 RF(Radio Frequency)를 인가하기 위한 코일 형태의 안테나(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 안테나는 상기 자기코어(500)를 둘러 싸도록 구비될 수 있으며, 상기 안테나에 에너지를 인가하면, 인가된 상기 자기코어(500)가 자화 되어 전기장(E-Field)과 자기장(B-Field)이 형성되어 챔버 내로 전기장 및 자기장이 유도된다. 이때, 도 2 및 도 3에 도시된 화살표를 참조하면, 유도된 에너지는 플라즈마 채널(400) 내 전자와 이온의 나선운동을 극대화 시켜 나선 회전 운동이 일어나게 되고 나선형으로 형성된 상기 플라즈마 채널(400)의 길이방향을 따라서 원활하게 유동함으로써, PFC 및 유해가스의 분해 효율이 증가하게 된다.
도 12 및 도 13은 종래의 플라즈마 챔버 형상과 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 유동을 나타낸 시뮬레이션 도면이다.
하기의 표 1에 나타낸 바와 같이, 동일한 압력 조건으로 유체의 유동을 시뮬레이션 하였다. 여기서, 유체의 유입구는 직경 148mm 와 유입구부터 유출구까지의 플라즈마 채널의 길이는 400mm 및 압력(Pressure) 조건으로 입구는 10Torr(1333 Pa), 출구는 0.5Torr(66.66 Pa) 로 하였다.
여기서, 압력조건은 실제 반도체 제조 공정에서 사용되는 평균적인 압력조건을 사용하였다.

 압력(Pressure)조건 챔버의 입·출구단 속도(Velocity) 측정결과
입구 출구 입구 출구
종래 10 Torr
(1333 Pa)		 0.5 Torr
(66.66 Pa)		 33.5 m/s 36.7 m/s
본원발명 10 Torr
(1333 Pa)		 0.5 Torr
(66.66 Pa)		 14.3 m/s 24.2 m/s
입구와 출구의 속도를 계산한 결과, 종래의 플라즈마 챔버 형상에서는 입구 33.5 m/s, 출구 36.7m/s로 나타났으며, 본 발명에 따른 플라즈마 챔버 형상에서는 입구 14.3m/s, 출구 24.2m/s 로 나타나 종래와 비교 하여, 본 발명에 따른 챔버에서 유체의 체류시간(Residence Time)이 상승하였으며, 이는 이온과 전자의 플라즈마 반응시간이 증가하는 것을 의미하며, 이로 인해 유체의 해리(dissociation) 및 라디칼(Radical)이 증가 하는 것을 의미한다.
플라즈마 챔버 형상에 따른 유체 유동의 속도측정 결과는 유체의 유동을 색의 변화로 나타내었고, 청록색에서 붉은색으로 변화 할수록 유체가 원활하게 유동하지 못하고 정체되거나 와류(turbulence)되는 현상이 나타남을 의미한다.
보다 구체적으로, 도 12의 (A)와 (B)에 나타난 바와 같이, 종래의 플라즈마 챔버에서는 유체가 원활하게 유동하지 못하고 정체되거나 와류(turbulence) 현상이 일어나는 지점에서 분해된 가스(Gas)가 재결합(Recombination) 되는 것으로 나타났다.
반면, 본 발명에 따른 나선형 플라즈마 챔버인 도 13의 (A)와 (B)에 나타난 바와 같이, 종래의 플라즈마 챔버에 비해 유체의 유동이 원활하게 나타났다.
즉, 나선형의 구조로 구성된 본 발명의 플라즈마 채널에서 보다 효과적인 유동이 일어남을 의미하며 이는 높은 효율로 PFC 및 유해가스를 처리 할 수 있음을 나타낸다.
이에 더하여, 본 발명에 따른 나선형 플라즈마 챔버는 상기 자기코어(500)의 전력 손실율을 나타내는 파라미터 값을 측정하여 측정 결과 값에 따라 측정부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 측정부(600, 미도시) 및 제어부(700, 미도시)는 상기 코어(500)에 연결 구비될 수 있다.
여기서, 상기 파라미터 값은 전자기장, 온도, 전압, 전류 중 하나 이상 일 수 있으며, 상기 파라미터 값은 상기 측정부(600)에서 측정될 수 있다.
상기 측정부(600)는 전자기장 측정부, 온도 측정부, 전압 측정부, 전류 측정부 중 하나 이상 일 수 있으며, 여기서 측정부는 전자기장, 온도, 전압, 전류를 검출할 수 있는 검출장치 또는 검출수단을 의미한다.
또한, 상기 측정부에서 측정된 상기 파라미터 값과 기 입력된 기준값을 비교하여 상기 자기코어에 인가되는 전력(Power)을 제어(Control) 할 수 있다.
여기서, 전자기장, 온도는 상기 페라이트 코어(500)에서 측정할 수 있으며, 전압 및 전류는 상기 안테나(미도시)에서 측정 할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본원 발명에 따른 나선형의 플라즈마 챔버를 구동 할 때, 자화된 페라이트 코어가 전자기장(E & B-Field) 에너지를 유도하게 되는데 이때 소재특성에 의해 상기 페라이트 코어에 열이 발생할 수 있다. 열이 발생하게 되면 전력 손실(Loss)이 생기기 시작하며 구동시간이 길어지고, 지속적으로 온도가 올라가면 기능을 상실한다.
도 14는 상기 페라이트 코어의 온도 변화에 따라 코어의 전력 손실(loss)을 나타내는 그래프이다. 상기 코어에 인가되는 각 주파수에 따라 온도 변화 및 전력손실(loss) 값이 달라지는 것을 알 수 있으며, 특히, 상기 코어의 온도 범위(Range)가 대략 60도 내지 80도 에서 전력 손실(loss)이 가장 적은 것으로 나타났다.
일 예로, 본원 발명에 따른 플라즈마 챔버의 코어의 온도변화를 측정하여, 도 14에 나타난 바와 같이, 온도 범위가 약 60도 내지 80도 범위를 벗어나게 되면, 상기 코어에 전력을 더 인가시켜 손실(loss)된 전력만큼의 값을 보완하여 상기 플라즈마 챔버를 고효율로 안정적으로 구동시킬 수 있다.
또한, 측정된 값과 기 입력된 값을 비교하여 상기 페라이트 코어에 인가되는 전력(Power)을 가변시켜 주어 인가되는 전력이 일정된 값을 유지할 수 있도록 전력을 제어할 수 있어, 상기 나선형 플라즈마 챔버를 보다 효율적으로 구동시킬 수 있다.
10: 나선형 플라즈마 챔버
100: 유입구 200: 배출구
300: 챔버 바디 400: 플라즈마 채널
500: 코어
501: 제1 코어 502: 제2 코어
503: 제3 코어
600: 측정부(미도시)
700: 제어부(미도시) 800: 점화기(igniter)
900: 중공

Claims (9)

  1. 플라즈마가 형성되어 유체의 분해 반응이 일어나는 플라즈마 챔버에 있어서,
    유입구 및 배출구를 포함하는 챔버 바디;
    상기 챔버 바디 내에 위치하여, 상기 유입구 및 배출구와 연통되되, 적어도 두개 이상의 채널이 서로 소정간격 이격되게 구비되는 플라즈마 채널; 및
    상기 챔버 바디 외주에 위치하여, 상기 플라즈마 채널에 플라즈마를 형성시키는 자기코어; 를 포함하며,
    상기 플라즈마 채널은,
    상기 유입구로부터 유입되는 유체가 나선운동이 되도록 길이방향에 대해 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 플라즈마 챔버.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유입구와 배출구는 상기 챔버 바디 일단과 타단에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 플라즈마 챔버.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 플라즈마 채널은 상기 유입구에서 분기되어 상기 배출구에 합류되는 것을 특징으로 하는 나선형 플라즈마 챔버.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 자기코어는 적어도 1개 이상의 페라이트 코어로,
    상기 챔버 바디를 소정 부분 감싸는 것을 특징으로 하는 나선형 플라즈마 챔버.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 자기코어는
    상기 플라즈마 채널 내에 RF(radio frequency)를 인가하기 위한 코일형태의 안테나와 연결되는 것을 특징으로 하는 나선형 플라즈마 챔버.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 나선형 플라즈마 챔버는
    상기 자기코어의 전력 손실율 나타내는 파라미터 값을 측정하여 측정 결과 값에 따라 측정부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 플라즈마 챔버.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 파라미터 값은 전자기장, 온도, 전압 및 전류로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 플라즈마 챔버.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 측정부는
    전자기장 측정부, 온도 측정부, 전압 측정부 및 전류 측정부로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 플라즈마 챔버.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 파라미터 값과 기 입력된 기준값을 비교하여 상기 자기코어에 인가되는 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 나선형 플라즈마 챔버.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101448449B1 (ko) * 2014-01-13 2014-10-13 주식회사 테라텍 고밀도 구속 플라즈마 소스를 이용한 과불화탄소 및 유해 가스 분해 장치
KR101573357B1 (ko) * 2015-02-02 2015-12-11 코어 플라즈마 테크놀로지 아이엔씨 유해가스의 처리장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101448449B1 (ko) * 2014-01-13 2014-10-13 주식회사 테라텍 고밀도 구속 플라즈마 소스를 이용한 과불화탄소 및 유해 가스 분해 장치
KR101573357B1 (ko) * 2015-02-02 2015-12-11 코어 플라즈마 테크놀로지 아이엔씨 유해가스의 처리장치

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