KR20170050622A - Ignitor part - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 효과적인 플라즈마 점화에 관한 것으로, 구체적으로는 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 리액터의 점화전극부에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an effective plasma ignition, and more particularly, to an ignition electrode portion of a plasma reactor generating a plasma.
플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각, 증착, 세정, 에싱 등 다양하게 사용되고 있다.Plasma discharges are used in gas excitation to generate active gases including ions, free radicals, atoms, and molecules. Active gases are widely used in various fields and are typically used in a variety of semiconductor manufacturing processes such as etching, deposition, cleaning, and ashing.
최근, 반도체 장치의 제조를 위한 웨이퍼나 LCD 글라스 기판은 더욱 대형화 되어 가고 있다. 따라서 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어 능력이 높고, 대면적의 처리 능력을 갖는 확장성이 용이한 플라즈마 소스가 요구되고 있다. 그런데 피처리 기판의 대형화에 따라 공정 챔버의 볼륨도 증가되고 있어서 고밀도의 활성 가스를 충분히 원격으로 공급할 수 있는 플라즈마 소스가 요구되고 있다.In recent years, wafers and LCD glass substrates for manufacturing semiconductor devices have become larger. Accordingly, there is a demand for a plasma source that has a high controllability against plasma ion energy, has a large area processing capability, and is easy to expand. However, as the substrate to be processed becomes larger, the volume of the process chamber is also increased, and a plasma source capable of sufficiently supplying high-density active gas remotely is required.
원격 플라즈마 발생기(remote plasma generator)는 플라즈마 발생 방식에 따라 다양한 플라즈마 소스가 사용되고 있다. 예를 들어, 유도 결합 플라즈마 소스(inductively coupled plasma source), 용량 결합 플라즈마 소스(capacitively coupled plasma source), 마이크로웨이브 플라즈마 소스(microwave plasma source) 등이 원격 플라즈마 발생기에 사용되고 있다. 유도 결합 플라즈마 소스의 경우 특히 변압기를 채용한 방식을 변압기 결합 플라즈마 소스(transformer coupled plasma)라 한다. 변압기 결합 플라즈마 소스(transformer coupled plasma source)를 사용한 원격 플라즈마 발생기는 토로이달 구조의 챔버 몸체에 일차 권선 코일을 갖는 마그네틱 코어가 장착된 구조를 갖는다. The remote plasma generator uses various plasma sources depending on the plasma generation method. For example, inductively coupled plasma sources, capacitively coupled plasma sources, and microwave plasma sources have been used in remote plasma generators. In the case of an inductively coupled plasma source, the method employing a transformer is called a transformer coupled plasma. A remote plasma generator using a transformer coupled plasma source has a structure with a magnetic core having a primary winding coil in the chamber body of the toroidal structure.
유도결합플라즈마 소스의 마그네틱 코어는 페로마그네틱 자성체등으로 이루지는데, 여기에 코일을 감아서 RF전력을 인가하게 되면, 코일에 흐르는 RF전류에 의하여 발생하는 자기장(H: magnetic field strength)의 대부분이 페로마그네틱 자성체로 이루어진 마그네틱코어 내부에 자속밀도(B: magnetic flex density)가 집속되어 유도된다. 이렇게 유도된 자기장은 암페어 법칙(Amperelaw)에 의하여 전기장(E : electric field)을 마그네틱 코어 내측에 자기장과 노말(normal)한 방향으로 형성된다. 이때, 일반적인 유도결합플라즈마 방식에서 사용하는 무선주파수안테나에 비하여 플라즈마 발생을 원하는 부분에 큰 세기의 전기장이 유도된다. 따라서 마그네틱 코어를 이용한 무선주파수안테나를 이용하면 일반 유도결합플라즈마의 사용전력보다 낮은 전력에서도 플라즈마 소스가스의 해리 및 이온화율을 높일 수 있는 고밀도 플라즈마를 얻을 수 있다.The magnetic core of the inductively coupled plasma source is formed of a ferromagnetic magnetic material or the like. When the RF power is applied by winding the coil, most of the magnetic field strength (H) A magnetic flux density (B) is concentrated and induced in a magnetic core made of a magnetic magnetic body. The induced magnetic field is formed in the direction of the electric field (E) inside the magnetic core by the magnetic field and normal by the Amperelaw. At this time, an electric field of a large intensity is induced in a portion where plasma generation is desired, as compared with a radio frequency antenna used in a general inductively coupled plasma method. Therefore, by using a radio frequency antenna using a magnetic core, it is possible to obtain a high-density plasma capable of increasing the dissociation and ionization rate of the plasma source gas even at a power lower than the power of the general inductively coupled plasma.
이러한 상술한 바와 같은 플라즈마 처리 장치에 있어서, 최근들어 공정 또는 클리닝시 사용되는 플라즈마 처리뿐 아니라 공정 후, 클리닝 후 배출되는 배기가스를 플라즈마 처리장치로 처리하는 방법이 있다. PFCs(perfluorocompounds)는 반도체/디스플레이 공정중 플라즈마를 이용한 식각, 세정 과정에 사용되는 기체로서 반도체/디스플레이 시장의 확장과 함께 사용량도 꾸준히 증가되어 왔다. 반도체/디스플레이 공정에 사용되는 PFCs는 CF4, CHF3, C2F6, C3F8, C4F8, NF3, SF6 등을 들 수 있는데 이들은 지구 온난화가스의 대표적인 물질로 분류되어 있다. In the above-described plasma processing apparatus, there is a method of treating the exhaust gas discharged after the cleaning as well as the plasma processing used in the process or cleaning recently by the plasma processing apparatus. PFCs (perfluorocompounds) are used in etching and cleaning processes using plasma in the semiconductor / display process, and their usage has also been increasing with the expansion of the semiconductor / display market. The PFCs used in the semiconductor / display process include CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , NF 3 and SF 6 , which are classified as representative of global warming gases have.
현재 반도체/디스플레이 공정에서 배출되는 PFCs를 처리하는 방법으로는 플라즈마, 화학 필터링, 촉매 반응, 열분해, 소각 등을 들 수 있다. 이 중 플라즈마에 의한 PFCs처리 방법은 장비 크기가 작고, 설치가 간단하며, 운전변수 조절이 간편하다. PFCs 처리에 플라즈마를 이용하는 방식은 플라즈마 반응기의 설치 위치에 따라 진공펌프 후단에 설치하는 상압 열플라즈마와 진공펌프 전단에 설치하는 저압 글로우 플라즈마로 나눌 수 있다. 상압 열플라즈마 방법은 온도가 수천도 K 이상인 아크 방전을 이용하여 PFCs를 열분해 처리하는 방식으로, 국내 반도체 공정에 일부 채택되어 사용되고 있다. 그러나, 상압 처리방식은 열플라즈마의 높은 온도에 의해 분해율 면에서는 탁월한 장점을 갖지만, 단위 g당 소모되는 전력에 해당하는 에너지 효율 면에서는 다른 처리 방식에 비해 큰 약점을 지니고 있다. 이는 상압에서는 부피가 큰 플라즈마를 얻기 어려워 처리가스로 효율적인 열전달이 어렵고, 진공펌프에 사용되는 정화가스인 질소를 처리가스와 함께 분해하기 때문에 전력이 낭비된다. 반면, 저압 플라즈마 방식은 진공펌프 전단에서 PFCs를 분해/처리함으로써 정화 가스인 질소가열에 소모되는 에너지 낭비를 피할 수 있을 뿐 아니라, 부피가 큰 플라즈마를 손쉽게 얻을 수 있어 처리가스로의 효율적인 열전달이 가능한 장점을 갖는다. 또한, 저압 플라즈마 방식은 식각공정에서 발생하는 입자들 크기와 부산물의 화학종을 제어할 수 있어서 진공펌프 수명을 획기적으로 늘릴 수 있는 기능성도 가지고 있다. 따라서, 공정부산물 또는 클리닝부산물 가스를 쉽게 해리하여 플라즈마화하기 위한 플라즈마 처리장치가 필요하다. 가스를 쉽게 해리할 수 있는 기술로는 효과적인 가스분배와 더불어 점화율이 높고 공정중 꺼지지 않는 점화전극이 필요하다.Currently, methods for treating PFCs discharged from a semiconductor / display process include plasma, chemical filtration, catalysis, pyrolysis, and incineration. Among them, the method of treating PFCs by plasma is small in size, simple to install, and easy to control the operating parameters. The method of using plasma for treating PFCs can be divided into a normal-pressure thermal plasma installed at the rear of the vacuum pump and a low-pressure glow plasma installed at the front of the vacuum pump, depending on the installation position of the plasma reactor. The atmospheric thermal plasma method is a method in which PFCs are pyrolyzed by using an arc discharge at a temperature of several thousand K or more, and is partially adopted in domestic semiconductor processes. However, the atmospheric pressure treatment method has an excellent advantage in terms of the decomposition rate due to the high temperature of the thermal plasma, but has a weak point in energy efficiency, which is equivalent to the power consumed per unit g, as compared with other treatment methods. This is because it is difficult to obtain a bulky plasma at normal pressure and efficient heat transfer is difficult with the process gas and power is wasted because it decomposes nitrogen, which is a purifying gas used in a vacuum pump, together with the process gas. On the other hand, in the low-pressure plasma method, it is possible to avoid a waste of energy consumed in the heating of nitrogen, which is a purifying gas, by decomposing / treating the PFCs at the front end of the vacuum pump, and to easily obtain a bulky plasma, Respectively. In addition, the low-pressure plasma method can control the size of the particles generated in the etching process and the chemical species of the byproducts, so that the vacuum pump has a function to dramatically increase the life of the vacuum pump. Therefore, there is a need for a plasma processing apparatus for easily dissociating and plasmaizing process by-products or cleaning by-product gases. Techniques that can easily dissociate gases require effective ignition electrodes with an effective gas distribution, high ignition rates, and no offsets during the process.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전력낭비를 줄이고 배기용 플라즈마 리액터를 통하여 효율적인 공정부산물을 분해하며, 분해 후 부생성되는 물질을 2차적으로 분해하기 위하여 플라즈마 처리와 더불어 수증기를 동시에 인가하여 효율적인 유해가스를 분해하기위한 점화전극을 제공한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a plasma reactor for reducing exhaust gas, To provide an ignition electrode for decomposing harmful gases efficiently.
본 발명은 점화전극에 관한 것이다. 본 발명의 점화전극은 플라즈마 방전채널로 기전력을 전달하기 위한 점화전극; 상기 점화전극 하부에 위치하는 중공영역; 및 상기 중공영역 및 상기 플라즈마 방전채널과 연결되며 일정 각도로 틀어진 관을 포함한다. The present invention relates to an ignition electrode. The ignition electrode of the present invention comprises: an ignition electrode for transferring an electromotive force to a plasma discharge channel; A hollow region located below the ignition electrode; And a tube connected to the hollow region and the plasma discharge channel and angled at an angle.
그리고, 상기 관은 내부에 다수의 다공홀이 포함된 것을 특징으로 한다.In addition, the pipe includes a plurality of porous holes therein.
또한, 상기 점화전극의 하부는 유전체인 절연플레이트가 구성되는 것을 특징으로 한다.Further, the lower portion of the ignition electrode is formed of an insulating plate, which is a dielectric.
또한, 상기 절연플레이트는 사파이어이다.Further, the insulating plate is sapphire.
본 발명에 따른 점화전극부는 공정챔버에서 처리된 가스를 높은 분해효율을 갖도록 플라즈마로 처리할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 점화전극은 공정챔버에서 반도체 또는 디스플레이용 공정을 시행한 후 배출되는 공정부산물가스나 공정챔버의 클리닝을 실시한 후 배출되는 클리닝부산물가스 모두에 잘 점화가 이루어지고 꺼지지 않는 효과가 있다.The ignition electrode portion according to the present invention can treat the gas treated in the process chamber with a plasma so as to have a high decomposition efficiency. In addition, the ignition electrode according to the present invention is effective in igniting both the process by-product gas discharged after the semiconductor or display process is performed in the process chamber and the cleaning by-product gas discharged after cleaning the process chamber and is not ignited .
도 1은 배기가스 정화시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 배기용 플라즈마 리액터를 도시한 측면도이다.
도 3은 배기용 플라즈마 리액터를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 다수의 플라즈마 방전관이 포함된 배기용 플라즈마 리액터의 평면도이다.
도 5내지 도 6은 증기분사구가 포함된 배기용 플라즈마 리액터의 도면이다.
도 7내지 도 8은 배기용 플라즈마 리액터의 점화전극을 도시한 도면이다.
도 9은 배기용 플라즈마 리액터용 마그네틱 코어 어셈블리의 도면이다.
도 10은 마그네틱 코어의 조합을 도시한 도면이다.
도 11은 배기용 플라즈마 리액터의 1차 권선홀을 도시한 도면이다.
도 12 내지 도 15는 1차 권선이 권선되는 다양한 실시예를 도시한 도면이다.1 is a schematic view showing an exhaust gas purifying system.
2 is a side view showing a plasma reactor for exhaust.
3 is an exploded perspective view showing a plasma reactor for exhaust.
4 is a plan view of an exhaust plasma reactor including a plurality of plasma discharge tubes.
5 to 6 are views of a plasma reactor for exhaust including a steam injection hole.
Figs. 7 to 8 are diagrams showing ignition electrodes of a plasma reactor for exhaust.
9 is a view of a magnetic core assembly for an exhaust plasma reactor.
10 is a view showing a combination of magnetic cores.
11 is a view showing a primary winding hole of a plasma reactor for exhaust.
Figures 12-15 illustrate various embodiments in which the primary winding is wound.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that the same components are denoted by the same reference numerals in the drawings. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 배기가스 정화시스템에 대하여 설명한다.Hereinafter, an exhaust gas purifying system will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 배기가스 정화시스템을 도시한 개략도이다.1 is a schematic view showing an exhaust gas purifying system.
반도체 및 디스플레이 공정을 위한 공정챔버(10)는 후단에 배기라인(12) 및 펌프(16)가 연결되어 있다. 각종 반도체 디바이스의 제조나 근래 급격하게 발전된 액정의 제조에 있어서 사용 후 배출되는 가스는 독성이나 가연성이 있어 인체에 미치는 영향이 크고 또한 지구 온난화에 크게 영향을 미치기 때문에 이러한 유해가스를 최대한 처리한 후 배출시킬 필요가 있다. 근래에 반도체 디바이스의 제조공정에서 사용되는 가스를 그 공정별로 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 에칭(etching) 공정에서는 주로 실리콘 옥사이드(silicon oxide), 실리콘 니트라이드(silicon nitride) 및 폴리 크리스탈린 실시콘(polycrystalline silicon)을 에칭하는데 사용되는 CF 4 , SF 6 , CHF 3 , C 2 F 6 , SiF 4 , F 2 , HF, NF 3 등의 플루오린 가스(fluorine gas)들과, 알루미늄과 실리콘을 에칭하는데 사용되는 Cl 2 , HCl, BCl 3 , SiCL 4 , CCl 4 , CHCl 3 등의 클로라인 가스(chlorine gas)들과, 트렌치에칭(trench-etch) 또는 Cl 2 와 함께 알루미늄의 에칭공정에 사용되는 HBr, Br 2 등의 브로마인 가스(bromine gas)들이 있고, 다음 화학증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)공정에서는 흔히 Silane, N 2 및 NH 3 가 챔버내에 투입되어 사용된다. 특히 PECVD 공정에서는 챔버 내를 세정하기 위해 PFC 또는 ClF 3 가 사용되며 이 때 SiF 4 를 생성할 수 있다. 이러한 가스들은 유독성, 부식성, 산화성이 강하여 그대로 배출될 경우에는 인체, 지구 환경은 물론 생산설비 자체에도 많은 문제점을 일으킬 염려가 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배기가스 정화시스템에 따르면, 특히 유해한 PFCs(perfluorocompounds)계열의 가스를 펌프(16)를 통하여 바로 배출하는 것이 아니라 배기용 플라즈마 리액터(14)로 유해한 가스를 분해한 후 배기시킨다. 도시된 바와 같이 배기용 플라즈마 리액터(14)로 처리가 되지 못한 가스 예를 들어, 부생성물(by-product), 불용성 가스, 발화성 가스등이 있을 시에 2차적으로 배출가스를 분해하기 위한 스크러버(18)를 사용할 수 있다. 스크러버(18)는 습식 또는 건식 또는 연소식과 건식의 조합으로 이루어진 스크러버가 가능하다. 배기용 플라즈마 리액터(14)와 스크러버(18)는 각각 사용될 수 있으며 이들의 조합으로 시스템을 구성할 수 있다. 이들의 조합으로 구성될 시에는 배기펌프단 전단에 위치한 배기용 플라즈마 리액터(14)의 수리 및 고장시 스크러버(18)를 통하여 유해가스를 분해할 수 있으므로, 공정 챔버(10)의 반도체 및 디스플레이 공정이 배기용 플라즈마 리액터(14)의 고장여부와 상관없이 진행될 수 있는 장점이 있다.The
도 2는 배기용 플라즈마 리액터를 도시한 측면도이고, 도 3은 배기용 플라즈마 리액터를 도시한 분해 사시도이다.FIG. 2 is a side view showing a plasma reactor for exhaust, and FIG. 3 is an exploded perspective view showing a plasma reactor for exhaust.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 배기용 플라즈마 리액터(14)는, 가스입구(20) 및 가스출구(32)를 통하여 공정부산물인 가스가 유입 및 유출된다. 가스입구(20)를 통하여 유입된 가스는 제1 바디(22), 다수의 마그네틱 코어(28)가 장착된 다수의 플라즈마 방전관(26)이 포함되는 제2 바디(27)를 거쳐 가스출구(32)를 통과하며 분해된다. 가스입구(20) 및 가스출구(32)는 도시하지는 않았으나 배기라인에 연결되며 재질은 SUS를 사용한다. 제1 바디(22), 다수의 마그네틱 코어(28)가 장착된 다수의 플라즈마 방전관(26)이 포함되는 제2 바디(27)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어져 있다. 플라즈마 방전관(26)은 육면체형상 내부에 원통형의 플라즈마 방전채널이 형성되는 관이 포함된다. 제2 바디(27)는 다수의 플라즈마 방전관(26)이 잇닿아 하부의 홀과 연결되도록 형성된다. 따라서, 제2 바디(27)는 플라즈마 방전관(26)은 부착되어 돌출된 형상을 갖는다. 플라즈마 방전관(26)은 전기적으로 아래는 접지되어 있고, 플라즈마 방전관(26)이 제1 바디(22) 하부와 닫는 부분은 전기적으로 절연되어 있다. 이러한 이유는 가스가 들어오는 입구에서 가스를 먼저 분해하여 분해효율을 높이고 내려오는 것이 바람직하다. 마그네틱코어(28)는 배기용 플라즈마 리액터(14)에 플라즈마 방전을 일으키기 위한 것으로, 다량의 배기가스량을 처리하기 위하여 구성된 다수의 플라즈마 방전관(26)의 주변을 따라 장착된다. 클램핑부(30)는 다수의 마그네틱코어(28)를 포함한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the
마그네틱코어(28)를 포함한 클램핑부(30)와 제1 및 제 2 바디(22,27)를 결합하기 위한 인렛서포트부(24)가 더욱 포함이 된다. 인렛서포트부(24)는 제1 바디(22)의 하부에 위치한다. 인렛서포트부(24)를 통하여 제1 및 제 2 바디(22,27)를 결합하는 과정은 다음과 같다. 먼저 마그네틱코어(28)가 포함된 클램핑부(30)를 제2 바디(27)의 플라즈마 방전관(26) 상부에 안착시킨다. 다음으로 제1 바디(22)를 상부에 위치시키고 인렛서포트부(24)를 삽입하여 클램핑부(30)로 체결된 마그네틱코어(28)와 제1 바디(22)를 도킹한다. 도킹된 제1 바디(22)상부에 볼트를 삽입하고 조이게 되면 마그네틱코어(28)를 포함한 클램핑부(30)가 인렛서포트(24)로 상승하며 제1 바디(22)와 결합된다. The clamping
도 4는 다수의 플라즈마 방전관이 포함된 배기용 플라즈마 리액터의 평면도이다. 4 is a plan view of an exhaust plasma reactor including a plurality of plasma discharge tubes.
가스입구(20) 및 가스출구(미도시)의 구경은 플라즈마 방전관(26)의 구경과 동일하다. 플라즈마 방전관(26)의 수가 다수일 시에는 다수의 구경을 합한 구경과 가스입구(20) 및 가스출구(미도시)의 구경이 동일하다. 따라서 배기가스 처리의 양 또는 처리 속도에 따라 달라지는 플라즈마 방전관(26)의 수에 관계없이 그 구경의 합은 가스입구(20) 및 가스출구(미도시)의 구경이 동일하다. 이는 공정챔버(10)와 배기용 플라즈마 리액터(14)가 동일한 펌프(16)와 연결되어 있으므로 공정시 배기용 플라즈마 리액터(14)로 인한 유속의 변화로 진공상태의 변화가 일어나지 않도록 진행하기 위함이다. The diameter of the
도 5내지 도 6은 증기분사구가 포함된 배기용 플라즈마 리액터의 도면이다.5 to 6 are views of a plasma reactor for exhaust including a steam injection hole.
배기용 플라즈마 리액터에 사용되는 물라인은 배기용 플라즈마 리액터가 반응시 높아지는 온도를 제어하기 위한 PCW(process cooling water)라인과 배기가스 분해를 위한 수증기를 공급하는 기화라인 두 가지가 있다. 도시된 바와 같은 기화기(미도시)로부터 기화라인(36)을 통하여 공급되는 수증기는 수증기 분사홀(34)로 분사되어 가스입구(20)를 통하여 들어오는 공정부산가스와 만나 분해된다. 분해되는 원리는 일반적인 습식 가스 스크러버와 유사하며, 가스 해리 에너지는 본 발명에 따른 배기용 플라즈마 리액터를 통하여 일어나게 된다. 수증기 분사홀(34)은 도시된 바와 같이 다수의 홀로 구성되는데, 가스입구(20)를 중심으로 일측과 타측에 구성되어 균형있게 플라즈마 방전관(26)으로 유입될 수 있도록 한다. 플라즈마 방전관(26)의 수나 구경사이즈에 따라 수증기 분사홀(24)의 위치는 변할 수 있다. 그런데, 기화기로부터 기화라인(36)을 통하여 유입되는 수증기는 수증기 분사홀(34)과 직선으로 연결되어 있지 않다. 이는 유입 가스의 유속을 느리게 유도하여 플라즈마 방전관(26)으로 유니폼하게 수증기가 분사되도록 도 6에 도시된 바와 같이, 'ㄱ'자 형상으로 굽어지거나, 최소한 1회 이상의 유속조절구간을 둔다.There are two water lines used in the exhaust plasma reactor: a PCW (process cooling water) line for controlling the temperature at which the exhaust plasma reactor becomes higher during the reaction, and a vaporization line for supplying water vapor for exhaust gas decomposition. The water vapor supplied from the vaporizer (not shown) through the
도 7내지 도 8은 배기용 플라즈마 리액터의 점화전극을 도시한 도면이다.Figs. 7 to 8 are diagrams showing ignition electrodes of a plasma reactor for exhaust.
도시된 바와 같이, 제1 바디(22)는 내부에 유입되는 가스입구(20)를 통하여 들어오는 공정부산물가스를 점화하기 위한 점화전극부(40)가 포함된다. 점화전극부(40)는 가스입구(20)의 일측과 타측에 전기적으로 병렬로 연결되어 일측 또는 타측의 전극 점화에 문제가 생기더라도 점화가 될 수 있다. 도면에는 2개의 점화전극부(40)가 도시되어 있으나, 다수의 전극이 병렬로 연결로 되어 공정챔버로부터 배기되는 공정부산물가스를 항상 점화할 수 있도록한다. 배기되는 공정부산물가스량에 따라 또는 조건에 따라 모든 점화전극부(40)를 켜 플라즈마방전을 일으킬 수도 있다. 제1 바디(22) 내부의 플라즈마 방전관(미도시)과 연결된 천장부는 도시된 바와 같이 돔형상의 구조를 갖는다. 이는 점화전극부(40)를 위치시킬 수 있고, 가스가 고르게 분배될 수 있도록 분배효율을 극대화한 구조이다. 또한, 점화전극부(40)는 플라즈마 방전실과 각도를 갖는 관(42)으로 연결된다. 점화전극부(40)의 하부에는 중공영역(41)이 포함된다. 중공영역(41)은 유입된 가스가 머물면서 플라즈마가 상시 떠 있을 수 있도록 한다. 관(42)은 직선 또는 각도를 갖도록 형성되어 유체의 흐름을 조절할 수도 있고, 파티클이 덜 형성되어 가스점화가 더욱 잘 이루어질 수 있도록 한다. 또한, 관(42)에 미세홀을 다수개 형성시켜 상기와 같은 기술적 효과를 유도할 수 도 있다.As shown, the
점화전극(43)은 유전체 플레이트의 상부에 설치되어 플라즈마 챔버의 플라즈마 방전관으로 기전력을 전달한다. 점화전극(43)은 알루미늄으로 구성될 수 있는데 다른 대안의 금속 물질로 제작하는 것도 가능하다. 점화전극(43)은 일차권선(미도시)으로 전력을 공급하는 전원 공급원에 함께 연결될 수도 있고, 별도의 전원을 연결할 수 있다. 유전체 플레이트는 제1 절연 플레이트(45)와 제2 절연 플레이트(47)로 나뉘며 플라즈마 챔버의 개구된 영역에 설치된다. 도시된 바와 같이, 제1 절연 플레이트(45)는 편평한 형상이며, 제2 절연 플레이트(47)는 점화전극(43)을 지지하기 위한 것으로 점화전극(43)의 양측에 구성된다. 각각의 제1 및 제 2 절연 플레이트(45,47)에 제1, 2 실링부재(53,55)가 구비된다. 제1 실링부재(53)는 플라즈마 방전 시 플라즈마 가스가 반응기 몸체 내에서 점화전극(43)으로 유입되는 것을 방지한다. 또한 공정 진행 중 공정 챔버로부터 역류(backstream)되는 플라즈마에 의해 파티클(particle)이 형성되는 것을 방지한다. 제2 실링부재(55)는 플라즈마 방전관 내에서 발생된 플라즈마가 점화전극(43)으로 유입되는 것을 방지한다. 제1, 2 실링부재(53,55)는 O링을 사용한다. The ignition electrode (43) is installed on the top of the dielectric plate to transfer the electromotive force to the plasma discharge tube of the plasma chamber. The
도 9은 배기용 플라즈마 리액터용 마그네틱 코어 어셈블리의 도면이다.9 is a view of a magnetic core assembly for an exhaust plasma reactor.
도시된 바와 같이, 마그네틱 코어 어셈블리는 클램핑부(30)와 클램핑부(30)에 구속된 다수의 마그네틱코어(28)를 포함한다. 클램핑부(30)는 마그네틱코어(28)의 일부를 감싸는 형상을 갖는다. 배기용 플라즈마 리액터에 배기가스를 처리하기 위한 플라즈마가 형성되면, 플라즈마 방전관 및 플라즈마 방전관을 둘러싼 마그네틱코어(28)의 온도가 올라가게 된다. 따라서 클램핑부(30)는 다수의 마그네틱코어(28)를 감싸는 역할로 제한하고, 클램핑부(30)로 인한 마그네틱코어(28)의 온도가 올라가는 것을 최대한 막기 위하여 도시된 바와 같이 대면적의 개구부를 두는 것이 바람직하다. 클램핑부(30)의 재질은 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 바람직하며, 석영 또는 다이일렉트릭 물질은 모두 가능하다.As shown, the magnetic core assembly includes a clamping
도 10은 마그네틱 코어의 조합을 도시한 도면이다.10 is a view showing a combination of magnetic cores.
마그네틱코어(28)는 ‘ㄷ’자 형상을 갖으며, 두 개가 결합되어 플라즈마 방전관을 둘러싸도록 구성된다. ‘ㄷ‘자 형상의 마그네틱코어(28)는 도시된 바와 같이, 다시 막대형의 자석으로 나뉜다. 막대형 자석은 각각 본딩되어 마그네틱코어(28)를 구성한다. The
도 11은 배기용 플라즈마 리액터의 1차 권선홀을 도시한 도면이다. 11 is a view showing a primary winding hole of a plasma reactor for exhaust.
다수의 플라즈마 방전관(26)은 직육면체 구조물의 내부에 원형의 아이튜브형태의 원통형 관으로 구성되어 있다. 이러한 플라즈마 방전관(26) 내부에 플라즈마가 형성되는데, 원리는 다음과 같다. 플라즈마 방전관(26)에 플라즈마 발생을 위한 기전력이 전달되도록 도시되지는 않았으나 마그네틱 코어와 일차권선이 장착된다. 일차권선은 도 11에 도시된 바와 같이 1차 권선홀(44)을 통과하여 감기도록 한다. 일차 권선은 무선주파수를 발생시키는 전원공급원과 전기적으로 연결된다. 일차 권선에 구동되는 전류는 토로이달형의 원격 유도 결합 플라즈마를 형성하는 플라즈마 방전관(26)의 내측에 전류를 유도하여 결과적으로 플라즈마 방전관(26) 내측이 이차 권선이 된다. 1차 권선홀(44)은 도시된 바와 같이 삼각형상이거나, 왜곡된 삼각형상 또는 원형 또는 사각형 등으로 1차권선을 감는 회수나 전기적으로 연결되는 상태에 따라 그 형상이 변형될 수 있다.A plurality of
도 12 내지 도 15는 1차 권선이 권선되는 다양한 실시예를 도시한 도면이다.Figures 12-15 illustrate various embodiments in which the primary winding is wound.
플라즈마 방전관(26)에 1차 권선(46)을 감는 방법은 다수의 플라즈마 방전관(26)의 1차 권선홀(44)을 따라 1회 이상 감는 방법, 또는 직렬로 연결하는 방법, 직렬 및 병렬로 혼합하여 연결하는 방법, 또는 다수의 전원공급원에 1차 권선(46)을 연결하는 방법, 병렬로 연결한 다음 각각의 플라즈마 방전관(26)에 인가되는 전원을 균일하게 유지시키도록 정류회로를 넣는 방법 등이 가능하다. 도시된 바와 같이 서로 이웃하는 플라즈마 방전관(26)의 자기장은 방향이 반대이다.The method of winding the primary winding 46 on the
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and equivalent arrangements may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10 : 공정챔버
12 : 배기라인
14 : 배기용 플라즈마 리액터
16 : 펌프
18 : 스크러버
20: 가스입구
22 : 제1 바디
24 : 인렛서포트부
26 : 플라즈마 방전관
27 : 제2 바디
28 : 마그네틱 코어
30 : 클램핑부
32 : 가스출구
34 : 수증기 분사홀
36 : 기화라인
40 : 점화전극부
42: 가스관
43 : 점화전극
44 : 1차권선 홀
45 : 제1 절연플레이트
46 : 1차권선
47 : 제2 절연플레이트
53 : 제1 실링부재
55 : 제2 실링부재10: process chamber 12: exhaust line
14: Plasma reactor for exhausting 16: Pump
18: scrubber 20: gas inlet
22: first body 24: inlet support part
26: plasma discharge tube 27: second body
28: magnetic core 30: clamping part
32: gas outlet 34: steam jet hole
36: vaporization line 40: ignition electrode part
42: gas pipe 43: ignition electrode
44: primary winding hole 45: first insulation plate
46: primary winding 47: second insulation plate
53: first sealing member 55: second sealing member
Claims (4)
상기 점화전극 하부에 위치하는 중공영역; 및
상기 중공영역 및 상기 플라즈마 방전채널과 연결되며 일정 각도로 틀어진 관을 포함하는 점화전극부.An ignition electrode for transferring an electromotive force to the plasma discharge channel;
A hollow region located below the ignition electrode; And
And a tube connected to the hollow region and the plasma discharge channel and angled at an angle.
상기 관은 내부에 다수의 다공홀이 포함된 것을 특징으로 하는 점화전극부.The method according to claim 1,
Wherein the tube includes a plurality of porous holes therein.
상기 점화전극의 하부는 유전체인 절연플레이트가 구성되는 것을 특징으로 하는 점화전극부.The method according to claim 1,
Wherein an ignition electrode portion is constituted by a lower portion of the ignition electrode.
상기 절연플레이트는 사파이어인 것을 특징으로 하는 점화전극부.The method of claim 3,
Wherein the insulating plate is made of sapphire.
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