KR20160100023A - 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치 - Google Patents

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Abstract

고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치가 개시된다. 본 발명에 따른 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치는, 반도체 반응로(챔버)와 진공펌프의 중간에 형성되며 트랜스포머 결합 플라즈마(Transformer Coupled Plasma, TCP)를 형성하는 리액터; 리액터의 외부에 장착되는 페라이트 코어 어셈블리; 페라이트 코어 어셈블리에는 감겨져 전력을 인가하는 전력선 및 파워제네레이터; 리액터의 외부에 형성되며 페라이트 코어 어셈블리의 위치와 겹치지 않도록 장착되는 고전압 점화장치;를 포함한다.
이에 따르면, 아르곤, 질소 가스 없이도 초기 방전이 가능하며, 특히 대량 가스 유입시에도 플라즈마를 유지할 수 있는 큰 장점이 있다.

Description

고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치{The Convergence Plasma Cleaning Appratus}
본 발명은 반도체산업에 있어서 반도체를 제조하는 장치에서 배출되는 유해가스의 제거 또는 각 장치의 배기부와 배기펌프에 쌓이는 부산물 제거를 위한 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치에 관한 것이다.
오늘날 반도체 소자를 제조하는 공정은 크게 패턴 형성을 위한 노광 및 현상공정(Lithography), 얇은 막을 쌓는 증착공정(Deposition), 쌓은 막을 패턴대로 식각하는 에칭공정의 3가지로 분류된다.
이중, 증착공정과 에칭공정은 많은 유해가스를 사용하며 또한 많은 부산물이 발생한다.
증착공정은 주로 실리콘옥사이드(SiO2), 실리콘나이트라이드(Si3N4) 등의 절연막과 금속(Metal)배선 공정에 해당한다.
절연막에 있어서는 실란(SiH4)을 비롯한 실리콘계 가스들 및 암모니아(NH3) 등을 사용하게 되며, 증착되는 막은 반도체 웨이퍼만이 아니라 반응챔버나 진공배관, 진공펌프등에 쌓이게 된다.
이러한 부산물이 쌓이면 진공압력의 변화, 주기적인 교체와 세정을 위하여 반응로를 공기중에서 청소하거나 배관을 분해하게 된다. 또한 이러한 부산물등은 대부분 인체에 해로운 물질들이다.
이 부산물들은 진공펌프내에도 쌓이게 되어 펌프의 성능을 저하시키는 원인이 되기도 한다.
에칭공정에서는 증착된 막을 식각하게 되는데, 이 때 사용되는 가스는 주로, NF3, CF4, SF6,C3F8, CHF3, C2F6, F2, HF 등의 불소계 가스(fluorine gas)들과, 금속막과 실리콘을 에칭하는데 사용되는 Cl2, HCl, BCl3, CHCl3 등의 염소계 가스(chlorine gas)들이다.
이 가스들은 매우 독성과 부식성이 강하여 웨이퍼 반응로에서 완전 분해되지 않으며, 현재 제조공장에서 사용하고 있는 스크러버에서도 완전한 분해에는 어려움이 있는 실정이다.
상기와 같은 이유로, 진공펌프와 웨이퍼반응로 사이에 위치하여 독성가스나 부산물등을 분해하거나 스크러버에서 처리가 용이한 형태로 전환시키는 방법이 모색되고 있으며, 또한 시도되고 있기도 있다.
기존에는 축전결합형 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma)나 유도결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma) 또는 초고주파(Microwave)를 이용한 대기압 플라즈마 방식이 시도되고 있다.
유도결합형(ICP)나 축전결합형 (CCP) 플라즈마의 경우는 전력을 방사하는 점화 전극이 진공공간과 분리되어야 한다.
절연체 또는 유전체(쿼츠, 세라믹등)로 분해하고자 하는 가스의 유로인 진공공간을 분리해서 전력을 인가한다.
때문에 진공과 대기압공간의 밀폐구조가 필요한데 상기 물질들은 충격에 매우 취약하기 때문에 진동이 계속적으로 발생하는 펌프와 결합시키기 위하여 세심한 설계와 취급주의가 수반되며 이에 따른 비용의 증가가 매우 크다.
초고주파는 높은 주파수로 인해 전자기파의 파장이 10cm 내외로써 매우 짧기 때문에 플라즈마의 발생 공간이 매우 작다.
따라서 대기압상태의 토치형태로 주로 사용되며, 진공에 사용하더라도 작은 공간에서 사용해야 하는 단점이 있다.
축전결합형 플라즈마(CCP)는 이온의 밀도가 ~1010 개/cm3, 유도결합형 플라즈마(ICP)는 ~1011~1012 개/ ㎤으로서 실제로 반응부산물을 대량으로 처리하기에는 부족하다. 따라서, 더 높은 플라즈마 밀도가 필요하다.
상기의 플라즈마보다 더 높은 플라즈마 밀도를 발생시키는 소스로는, 페라이트 코어 어셈블리를 이용한 플라즈마가 있는데 방전공간을 폐루프형상으로 구현할 경우에는 이온의 밀도가 ~1013개/㎤ 정도로 매우 높은 것으로 알려져 있다.
또한, 이 방식은 수십 mTorr의 압력부터 수 Torr의 압력까지 넓은 범위에서 플라즈마를 유지할 수 있다.
이러한 이유로 반도체 증착 반응로의 주기적 건식세정 장치로 널리 사용된다.
마그네틱 코어 플라즈마의 형성은, 진공의 공간을 폐루프형태로 리액터를 설계하고 이 리액터 외부에 페라이트 코어 어셈블리를 배치시킨다.
이 코어에 교류 전기장을 인가하게 되면 렌쯔의 법칙(Lentz‘s Law)에 따라 코어 내부에 교류 자기장이 형성되고, 이 자기장의 변화에 의해 리액터 내부에 교류 전기장이 발생하게 된다. 구조가 변압기의 형태와 유사하여 트랜스포머 결합 플라즈마(Transformer Coupled Plasma, TCP)라고 명명되기도 한다.
국내 등록특허 10-1341850호에는 플라즈마 건식세정에 관련된 기술이 개시되어 있다. 국내 공개 특허 10-2011-0077604호에는 건식세정시 생성된 반응부산물을 고온에서 가열하지 않고도 제거할 수 있는 웨이퍼 세정 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법이 개시되어 있다.
한편 높은 이온밀도를 형성하는 TCP 특성을 이용하면, 반도체 반응로에서 형성되는 부산물의 분해 및 PFC 가스의 처리에도 높은 효율을 기대할 수 있게 된다.
그런데, TCP는 높은 이온밀도의 장점이 있기는 하나, 이 때 사용되는 교류전력의 주파수가 일반적으로 50KHz~1MHz 정도이다. 따라서, 여러 가스들 중에서 이 주파수에 잘 반응하는 가스가 플라즈마로 용이하게 형성된다. 일반적으로 아르곤(Ar)에서 가장 잘 발생하는 특징이 있으며 질소(N2)나 NF3, CF4 등의 불소계(Flourine) 가스에서는 플라즈마 개시방전이 잘 되지 않는 문제점이 있다.
일반적으로, 초고주파 장치는 도파관(Waveguide)과 절연체나 초고주파가 용이하게 통과할 수 있는 넓이를 가진 유전체창문을 사용하게 되는데, 이렇게 하면 전력이 반사되지 않도록 도파관의 설계에 유의하여야 하며, 비용이 증가하고 시스템의 부피가 커지는 단점이 있다.
또한 유전체 창문의 크기도, 초고주파의 파장이 잘 통과할 수 있는 크기로 직사각형의 형태이며 단변의 길이가 3cm이상, 장변의 길이가 8cm이상으로 설계되게 되며 이것은 장치의 크기를 증가시킨다.
반도체 제조라인의 경우, 사용되는 진공펌프들과 배관라인들이 밀집되어 배치되는 경우가 대부분이기 때문데 큰 시스템장치는 설치에 많은 제한이 있다.
이러한 이유로 넓은 압력범위와 많은 종류의 유해가스를 플라즈마로 용이하게 형성시켜면서도, 반도체 제조라인이나 기타 산업현장에서의 사용에 바람직하도록 시스템의 크기가 크지 않은 정화장치가 필요하다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 반도체 제조 반응기와 배기펌프 사이에 배치되며, 자기코어를 이용한 플라즈마와 고전압장치를 이용한 플라즈마의 융합구조를 통해 소용량에서 대용량까지의 넓은 압력 영역대에서 고효율의 처리능력을 발휘하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예는, 반도체 반응로(챔버)와 진공펌프의 중간에 형성되며 트랜스포머 결합 플라즈마(Transformer Coupled Plasma, TCP)를 형성하는 리액터; 리액터의 외부에 장착되는 페라이트 코어 어셈블리; 페라이트 코어 어셈블리에는 감겨져 전력을 인가하는 전력선 및 파워제네레이터; 리액터의 외부에 형성되며 페라이트 코어 어셈블리의 위치와 겹치지 않도록 장착되는 고전압 점화장치;를 포함하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치와 관련된다.
따라서 다양한 종류의 가스가 유입이 될 경우 점화를 위한 Ar 또는 N2 등의 가스를 별도로 공급하지 않아도 고전압 점화장치로 먼저 방전을 완료하면 TCP 파워를 인가하여 플라즈마가 매우 쉽게 유지할 수 있다.
또한 대량 가스를 사용하는 환경에서는 TCP와 동시에 고전압 점화장치에 파워를 인가하여 플라즈마를 유지할 수 있도록 하였다.
본 발명에 따르면, 아르곤, 질소 가스 없이도 초기 방전이 가능하며, 특히 대량 가스 유입시에도 플라즈마를 유지할 수 있는 큰 장점이 있다.
본 발명은 트랜스포머 결합 플라즈마(TCP)의 높은 이온밀도와 고전압 점화장치의 특성을 이용하여 다양한 종류의 가스 및 부산물에 대하여 플라즈마 개시 방전을 용이하게 할 수 있다.
고전압 점화장치를 사용함에 있어서, 수량을 10개 이상 설치하여 가스 분해율을 향상시킬 수 있으며, 무엇보다 이그니션을 위한 별도의 가스(Ar, N2 및 불활성 가스)를 주입하지 않아도 된다.
TCP 단일 플라즈마 소스에 고전압 점화장치를 추가함으로써, 단일 플라즈마 소스보다 더 넓은 압력영역과 대량의 유해가스 및 부산물 처리에 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 정면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 구조도,
도 4 및 도 5는 본 발명에서 고전압 점화장치의 결합 예를 나타낸 부분 단면도,
도 6 및 도 7은 본 발명에서 고전압 점화장치의 점화 전극을 나타낸 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.
첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 정면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 구조도, 도 4 및 도 5는 본 발명에서 고전압 점화장치의 결합 예를 나타낸 부분 단면도, 도 6 및 도 7은 본 발명에서 고전압 점화장치의 점화 전극을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치는, 폐루프 형상의 방전공간(20)을 갖는 리액터(2); 상기 리액터(2)의 외부에 장착되는 페라이트 코어 어셈블리(4); 상기 페라이트 코어 어셈블리(4)를 감싸며 형성되어 전력을 인가하는 유도코일(미도시); 상기 리액터(2)의 외부에 장착되며 상기 방전공간(20)으로 고전압을 발생시키는 고전압 점화장치(6);를 포함하여 구성된다.
상기 리액터(2)는 상,하로 맞대어져 결합되는 제1바디(21)와 제2바디(22)로 구성되고, 제1바디(21) 및 제2바디(22)의 맞대어지는 부위에 절연체(23)가 개재된다. 제1바디(21)에는 입구(24)가 형성되고 제2바디(22)에는 출구(25)가 형성된다.
상기 절연체(23)는 리액터 블록 자체에서 유도되는 폐회로 전류를 차단할 수 있도록 형성되는 것이다.
제1바디(21) 및 제2바디(100,200)는 알루미늄과 같이 전도성 금속 재질이며 동일한 형상과 크기로 이루어지고, 서로 맞대어져 결합되는 것으로, 내부에는 각기 호형의 방전공간(20)이 형성된다.
따라서 각기 상반된 2개의 방전공간(20)이 통하도록 연결됨으로써 폐루프 형상(또는 도우넛 형상이라고도 함)의 방전공간(20)이 리액터(2) 내에 형성된다.
이렇게 폐루프 형상의 방전공간(20)이 형성되고, 이 방전공간(20)은 내면이 매끄럽고 곡면이므로 미세 미립자가 누적되지 않아 이물질의 유입이 해소될 수 있어 플라즈마 효율이 개선될 수 있다.
리액터(2)의 중간영역에 페라이트 코어 어셈블리(4)가 리액터(2) 중간부분을 감싸도록 배치된다.
페라이트 코어 어셈블리(4)는 리액터(2)를 감싸며 폐루프를 형성하도록 한다. 따라서 폐루프는 쌍으로 이루지며 개수는 2, 4, 6, 8…과 같이 형성된다.
한편 리액터(2)의 외부이자 페라이트 코어 어셈블리(4)에 인접하여 쿨링블럭(8)이 형성된다.페라이트 코어 어셈블리(4)는 자속이 유도되면서 열을 발생하기 때문에 쿨링블럭(8)을 이용하여 냉각시킨다.
쿨링블럭(8)은 제1바디(21) 및 제2바디(22)의 외부에 각기 형성되며, 내부에는 냉각수 순환통로가 형성되고 일측에는 냉각수 공급부 및 냉각수 회수부가 연결된다. 따라서 쿨링블럭(8)의 내부에 물이 흐르면서 냉각시킨다.
상기 쿨링블럭(8)과 페라이트 코어 어셈블리(4)를 포함하여 유도코일(미도시)을 감고 파워제네레이터(미도시)가 연결된다.
유도코일은 2~10회의 턴수를 갖는다.
파워제네레이터는 최대 12KW까지 출력이 가능하며, 가스종류와 압력변화에 따른 임피던스 변화는 파워제네레이터 자체적으로 주파수를 가변하여 200KHz와 500KHz 사이에서 매칭하도록 구성된다.
리액터(2)의 상부에는 반도체 제조 반응로(챔버)에 연결되는 진공 배관이 설치된다.
진공 배관은 반응로에서 직접연결되는 경우도 있고 터보펌프가 구비된 반도체 장비는 터보펌프 배기구와 연결된다.
또한 리액터(2)의 하부에는 진공 배기용 펌프인 드라이펌프(Dry Pump)와 연결되며, 드라이 펌프는 가스 및 부산물을 처리하는 스크러버와 연결된다.
리액터(2)에는 고전압을 인가하여 점화할 수 있도록 고전압 점화장치(6)가 결합된다.
고전압 점화장치(6)는 자동차에 사용되는 이그니션 코일, 보일러 및 버너에 사용되는 점화트랜스가 사용될 수 있다.
고전압 점화장치(6)의 전원은 208V~220V 의 일반적인 전원을 사용한다.
장치의 사양에 따라서 24V~30V의 직류 전원을 사용할 수도 있다.
리액터(2)와 고전압 점화장치(6)가 직접 체결되면 진공을 유지할 수 있도록 고전압 점화장치(6)와 리액터(2) 외벽은 오링(7)을 사용하여 진공을 유지할 수 있도록 설치한다.
오링(7)은 세라믹으로 절연된 고전압 점화장치(6)와 외벽의 진공이 유지될 수 있도록 설치된다.
세라믹은 산화알루미늄(Al2O3), 질화실리콘(Si3N4), 사파이어, 강화유리로 이루어진 군에서 선택된다.
고전압 점화장치(6)는 리액터(2)에 형성된 장착구(39)에 삽입되는 점화기본체(62)와, 상기 점화기본체(62) 내에 결합되며 리액터(2)의 내부로 인입되며 점화가 이루어지는 전극팁(63) 및 전극팁(63)에 연결된 점화 전극(64)으로 구성되고, 점화기본체(62)의 후단에는 고전압 트랜스(66)를 비롯한 전원인가부가 연결된다.
점화 전극(64)은 도 6에 도시된 바와 같이, 코일 형상이면서 원형으로 형성된다. 또는 점화 전극(64)은 도 7에 도시된 바와 같이, 원형 루프 형상으로 형성된다.
한편 고전압이 발생하는 고전압 점화장치(6)의 점화 전극(64)과 리액터(2)의 내부 벽 간의 거리를 적절히 조절할 수 있는 간격조절수단이 포함된다.
리액터(2)는 접지와 연결되어 있어 접지 상태가 된다.
상기 간격조절수단의 일 실시예는, 도 4에 도시된 바와 같이,
리액터(2)의 장착구(39)의 내주면에 나사산(392)이 형성되고, 점화기본체(62)의 외주면에 나사산(622)이 형성되어 나사결합되도록 하며, 점화기본체(62)의 인입깊이를 조절할 수 있도록 하는 것이다.
한편 상기 간격조절수단의 다른 실시예는 도 5에 도시된 바와 같이,
리액터(2)의 장착구(39)의 내주면에 길이방향으로 다수로 형성되는 고정홈(38)과, 상기 점화기본체(62)의 외주면에 돌출되도록 결합되며 상기 고정홈(38)에 삽입되는 볼(626) 및 상기 볼(626)을 탄력적으로 지지하는 스프링(628)을 포함한다.
또한 상기 점화기본체(62)의 외주면 타측에는 길이 방향의 가이드(624)가 형성되고, 상기 장착구(39)의 내주면 타측에 길이 방향으로 형성되어 상기 가이드(624)가 삽입되는 레일홈(394)을 더 포함한다.
따라서 점화기본체(62)를 삽입하거나 빼낼때 볼(626)이 고정홈(38)에 순차적으로 결합되면서 일시적으로 고정된 상태가 될 수 있다.
한편 고전압 점화장치(6)는 1개 이상 10개까지 사용된다.
고전압 점화장치(6)에 전원을 인가하는 시점은 반도체 반응로에서 가스가 인입되는 것이 확인된 후이어야 한다.
일단 TCP 플라즈마가 발생한 후에는 고전압 점화장치(6)는 유지하거나 혹은 꺼 둘 수도 있다.
이것은 처리가스의 분해율이나 부산물 파우더의 축적 정도, 사용 가스량 등에 따라 선택적으로 공정에 적용하도록 한다.
리액터(2)의 4개소에 각기 대칭되게 4개의 고전압 점화장치(6)가 배치된다.
리액터(2)를 진공으로 유지하여야 하기 때문에 절연체나 유전체를 고전압 점화장치(6)의 방사헤드부분에 맞게 구성하도록 한다.
한편 리액터(2)의 입구 및 출구에 영구자석(M)을 장착함으로써 내부에서 발생하는 플라즈마의 밀도를 향상할 수 있도록 한다.
영구자석(M)은 1000~5000 Gauss를 사용하며, 배치는 입구의 형태에 따라 원형으로 4개이상을 균일한 간격으로 배치되도록 한다.
리액터(2)로의 유해가스 및 부산물의 유입시기는 이 정화장치가 설치되는 메인장비와 연동되어 작동되도록 한다. 이때 연동은 통신 또는 온/오프(On/Off) 제어시그널을 사용한다.
또한 리액터(2)의 일측에 구멍을 형성하고, 이 구멍에 뷰포트(9)를 장착함으로써 플라즈마 발생상태를 육안으로 확인할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
반도체 반응로 챔버로부터 가스가 리액터(2)에 유입이 되면 고전압 점화장치(6)로부터 발생된 고전압을 이용하여 리액터(2) 내부에 초기 플라즈마를 방전시킨다.
이와 동시에 페라이트 코어 어셈블리(4)에도 파워를 인가하여 TCP 플라즈마를 방전시키는 것이다.
따라서 트랜스포머 결합 플라즈마(TCP)의 높은 이온밀도와 고전압의 특성을 이용하여 다양한 종류의 가스 및 부산물에 대하여 플라즈마 개시 방전을 용이하게 할 수 있게 된다.
일단 플라즈마가 방전되어 정상화 되면, 모든 파워가 자속의 발생에 사용되는 것이 플라즈마의 효율측면에서 유리하므로 이 점화 전극에 인가되는 파워는 중지하는 것이 바람직하다.
플라즈마가 정상화되어 안정된 후에는 릴레이를 통한 절연을 실시한다
고전압 점화장치(6)를 사용함에 있어서, 수량을 10개 이상 설치하여 가스 분해율을 향상시킬 수 있으며, 무엇보다 이그니션을 위한 별도의 가스(Ar, N2 및 불활성 가스)를 주입하지 않아도 된다.
TCP 단일 플라즈마 소스에 고전압 점화장치(6)를 추가함으로써, 단일 플라즈마 소스보다 더 넓은 압력영역과 대량의 유해가스 및 부산물 처리에 효과적으로 적용될 수 있다.
리액터(2)에는 과불화탄소(PFC)를 분해하는 분해가스를 공급하는 것으로, 아르곤(Ar), 수증기(H2O), 메탄(CH4), 암모니아(NH3), 산소(O2) 중 선택된다.
아르곤(Ar)은 플라즈마 내 이온화를 통해 전자를 생성하고 생성된 전자는 과불화탄소(PFCs)와 충돌해 가스를 분해한다.
기화된 수증기(H2O)는 플라즈마 내에서 전자와 충돌로 H2O → OH + H 반응식과 같은 라디칼(radical)을 형성하고 수산화기(OH)는 산소(O)보다 강한 산화제로 과불화탄소와 반응해서 불소(F)를 형성한다 (CxFy + OH → COH + F).
과불화탄소에서 분해된 불소는 수소와 반응하여 불화수소(HF)를 형성하여 기상으로 배출된다(F + H → HF).
한편 메탄(CH4)와 같은 수소(H)를 함유하는 가스는 플라즈마 내에서 전자와 충돌하여 CH4 → CHx + H 와 같은 라디칼을 형성하고, 수소 라디칼은 CxFy + H → C + HF와 같은 반응식으로 불소 스캐빈저(F scavenger)작용을 하여 과불화탄소(PFCs)를 분해한다.
이 외에 암모니아(NH3)를 투입 해도 유사한 효과를 얻을 수 있다.
산소(O2)는 과불화탄소(CF4)와 반응하여 일산화탄소 및 이산화탄소로 배출된다.
CF4 + O2 -> 4F + CO/CO2
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
2 : 리액터 4 : 페라이트 코어 어셈블리
6 : 고전압 점화장치 8 : 쿨링블럭
20 : 방전공간 21 : 제1바디
22 : 제2바디 23 : 절연체

Claims (8)

  1. 폐루프 형상의 방전공간(20)을 갖는 리액터(2);
    상기 리액터(2)의 외부에 장착되는 페라이트 코어 어셈블리(4);
    상기 페라이트 코어 어셈블리(4)를 감싸며 형성되어 전력을 인가하는 유도코일(미도시);
    상기 리액터(2)의 외부에 장착되며 상기 방전공간(20)으로 고전압을 발생시키는 고전압 점화장치(6);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 리액터(2)는
    상,하로 맞대어져 결합되며 입구(24)가 형성되고 내부에 방전공간이 형성된 제1바디(21)와, 출구(25)가 형성되고 내부에 방전공간이 형성된 제2바디(22);
    제1바디(21) 및 제2바디(22)의 맞대어지는 부위에 형성되는 절연체(23);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 페라이트 코어 어셈블리(4)는 리액터(2)를 감싸며 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 리액터(2)의 외부에는 페라이트 코어 어셈블리(4)에 인접하여 쿨링블럭(8)이 형성된 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 쿨링블럭(8)과 페라이트 코어 어셈블리(4)를 포함하여 유도코일이 형성되고, 유도코일에 전원을 인가하는 파워제네레이터가 포함되는 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 고전압 점화장치(6)는
    리액터(2)에 형성된 장착구(39)에 삽입되는 점화기본체(62);
    상기 점화기본체(62) 내에 결합되며 리액터(2)의 내부로 인입되며 점화가 이루어지는 전극팁(63);
    전극팁(63)에 연결된 점화 전극(64)으로 구성되고,
    점화기본체(62)의 후단에는 고전압 트랜스(66)를 비롯한 전원인가부가 연결된 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 점화 전극(64)은 코일 형상이면서 원형으로 형성되거나 또는 원형 루프 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 고전압 점화장치(6)은 간격조절수단이 포함되는 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210061867A (ko) * 2019-11-20 2021-05-28 한국기계연구원 플라즈마 촉매 스크러버

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06120144A (ja) * 1992-10-08 1994-04-28 Canon Inc プラズマcvd装置とこれによる機能性堆積膜の形成方法
KR20120022297A (ko) * 2010-09-01 2012-03-12 주식회사 밀레니엄투자 플라즈마 방전을 위한 점화 장치가 장착된 플라즈마 반응기
KR20130015001A (ko) * 2012-12-03 2013-02-12 주식회사 플라즈마트 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06120144A (ja) * 1992-10-08 1994-04-28 Canon Inc プラズマcvd装置とこれによる機能性堆積膜の形成方法
KR20120022297A (ko) * 2010-09-01 2012-03-12 주식회사 밀레니엄투자 플라즈마 방전을 위한 점화 장치가 장착된 플라즈마 반응기
KR20130015001A (ko) * 2012-12-03 2013-02-12 주식회사 플라즈마트 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210061867A (ko) * 2019-11-20 2021-05-28 한국기계연구원 플라즈마 촉매 스크러버

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