KR20220027771A - 배기 파이프 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 배기 파이프 장치가 유전체 파이프; 무선 주파수 전극; 접지 전극; 및 플라스마 발생 회로를 포함한다. 무선 주파수 전극은 유전체 파이프의 외주측에 배치되고 무선 주파수 전압이 무선 주파수 전극에 인가된다. 접지 전극은 무선 주파수 전극으로부터의 거리가 유전체 파이프의 외측 상에서보다 내측 상에서 더 작도록 유전체 파이프의 단부측 상에 배치되고, 접지 전위가 접지 전극에 인가된다. 플라스마 발생 회로는 유전체 파이프 내부에 플라스마를 발생시킨다. 배기 파이프 장치는 막 형성 챔버와 막 형성 챔버 내부의 가스를 배기하는 진공 펌프 사이에 배치된 배기 파이프의 일부로서 기능한다.

Description

배기 파이프 장치{EXHAUST PIPE DEVICE}
본 출원은 일본에서 2020년 8월 27일자로 출원되어 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함된 일본 특허 출원 번호 2020-143972를 기반으로 하고 그 우선권의 이익을 주장한다.
본 발명의 실시예는 배기 파이프 장치(exhaust pipe device)에 관한 것이다.
화학 기상 증착(chemical vapor deposition)(CVD) 장치로 대표되는 막 형성 장치(film forming apparatus)에서, 소스 가스가 막 형성 챔버 내로 도입되어 막 형성 챔버 내에 배치된 기판 상에 원하는 막을 형성한다. 막 형성 챔버에 잔류하는 소스 가스는 배기 파이프를 통해 진공 펌프에 의해 배기된다. 이 때, 소스 가스로 인한 배기 파이프 내의 생성물의 퇴적에 의한 배기 파이프의 폐쇄 및 진공 펌프 내의 생성물의 퇴적에 의한 배기 파이프의 하류의 진공 펌프의 정지와 같은 바람직하지 않은 상황이 발생하였다. 퇴적물을 제거하기 위해, 원격 플라스마 소스(remote plasma source)(RPS) 장치에 의한 세정 공정이 수행된다. 그러나, RPS 장치는 일반적으로 막 형성 챔버 내의 세정에 집중하기 때문에, RPS 장치로부터 이격된 진공 펌프 및 진공 펌프 부근의 배기 파이프 내에 퇴적된 생성물을 세정하기 위한 세정 성능은 불충분하였다.
여기에서, 무선 주파수 전극이 세라믹 또는 석영과 같은 절연 물질의 도관의 외주 상에 배치되고, 그리고 무선 주파수 전압이 접지 전극으로서 도관의 양 단부에 제공된 파이프 플랜지를 사용하여 무선 주파수 전극으로 인가되어 도관 내부에서 플라스마를 발생시키는 기술이 개시된다. 또한, 이 기술은 플라스마에 의한 애싱(ashing), 에칭, 기상 증착, 세정 및 질화 단계에서 발생된 미반응 가스 및 폐가스를 제거하는 것을 수행한다. 그러나, 이러한 구성에서, 도관 외부의 아킹(arcing)과 같은 이상 전기 방전을 피하기 위해 무선 주파수 전극과 접지 전극 사이의 거리를 증가시킬 필요가 있고, 전압의 증가도 제한된다. 그 결과, 도관 내부에서의 플라스마 발생이 불안정해지는 문제가 있을 수 있다.
일 실시예에 따른 배기 파이프 장치가 유전체 파이프; 무선 주파수 전극; 접지 전극; 및 플라스마 발생 회로를 포함한다. 무선 주파수 전극은 유전체 파이프의 외주측에 배치되고 무선 주파수 전압이 무선 주파수 전극에 인가된다. 접지 전극은 무선 주파수 전극으로부터의 거리가 유전체 파이프의 외측 상에서보다 내측 상에서 더 작도록 유전체 파이프의 단부측 상에 배치되고, 접지 전위가 접지 전극에 인가된다. 플라스마 발생 회로는 유전체 파이프 내부에 플라스마를 발생시킨다. 배기 파이프 장치는 막 형성 챔버와 막 형성 챔버 내부의 가스를 배기하는 진공 펌프 사이에 배치된 배기 파이프의 일부로서 기능한다.
실시예에 따르면, 아킹과 같은 이상 전기 방전을 피하면서 진공 펌프 부근의 배기 파이프 내부에 퇴적된 생성물을 제거하는 것이 가능하다.
도 1은 제1 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 배기 시스템의 구성의 일 예를 도시하는 구성도이다.
도 2는 전방 측면으로부터 본, 제1 실시예에 따른 배기 파이프 장치의 일 예의 단면도이다.
도 3은 상위 측면으로부터 본, 제1 실시예에 따른 배기 파이프 장치의 일 예의 단면도이다.
도 4는 제1 실시예의 비교예에 따른 배기 파이프 장치의 일 예의 정면도이다.
도 5는 전방 측면으로부터 본, 제2 실시예에 따른 배기 파이프 장치의 일 예의 단면도이다.
도 6은 제3 실시예에서 내측 파이프 온도와 세정 공정 시간 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 전방 측면으로부터 본, 제3 실시예에 따른 배기 파이프 장치의 일 예의 단면도이다.
도 8은 제3 실시예의 변형에 따른 냉각 기구의 구성의 예를 도시하는 구성도이다.
이하에서, 실시예에서, 아킹과 같은 이상 전기 방전을 피하면서 진공 펌프 부근의 배기 파이프 내부에 퇴적된 생성물들을 제거할 수 있는 배기 파이프 장치를 설명할 것이다.
(제1 실시예)
도 1은 제1 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 배기 시스템의 구성의 예를 도시하는 구성도이다. 도 1의 예에서, 막 형성 장치, 예를 들어 화학 기상 증착(CVD) 장치(200)가 반도체 제조 장치로서 도시되어 있다. 도 1의 예에서, 2개의 막 형성 챔버(202)가 배치된 복수 챔버 유형의 CVD 장치(200)가 도시되어 있다. CVD 장치(200)에서, 막이 형성되는 반도체 기판(204)(204a, 204b)은 원하는 온도로 제어된 막 형성 챔버(202) 내에 배치된다. 그 후, 진공 펌프(400)에 의해 배기 파이프(150, 152)를 통해 진공화가 수행되고, 소스 가스가 압력 조정 밸브(210)에 의해 원하는 압력으로 제어된 막 형성 챔버(202) 내로 공급된다. 막 형성 챔버(202)에서, 소스 가스의 화학 반응에 의해 기판(204) 상에 원하는 막이 형성된다. 예를 들어, 실란(SiH4)계 가스가 주 소스 가스로서 도입되어 산화규소 막(SiO 막) 또는 질화규소 막(SiN 막)을 형성한다. 대안적으로, 예를 들어 테트라에톡시실란(TEOS) 가스 등이 주 소스 가스로서 도입되어 산화규소 막(SiO 막)을 형성한다. 이들 막이 형성될 때에, 이러한 소스 가스로 인한 생성물이 막 형성 챔버(202) 및 배기 파이프(150, 152) 내에 퇴적된다. 따라서, 막 형성 공정 사이클에서, 세정 단계가 막 형성 단계에 추가하여 수행된다.
세정 단계에서, 삼플루오린화 질소(NF3) 가스와 같은 세정 가스 또는 아르곤(Ar) 가스와 같은 퍼지 가스가 막 형성 챔버(202)의 상류에 배치된 원격 플라스마 소스(RPS) 장치(300)에 공급된다. 그 후, 플라스마에 의해 불소(F) 라디칼이 발생된다. 그 후, F 라디칼을 막 형성 챔버(202) 안으로 그리고 배기 파이프(150)를 향해 공급(확산)함으로써, 퇴적된 생성물이 세정된다. 예를 들어, 세정에 의한 퇴적물의 분해 후에 발생되는 사플루오린화 규소(SiF4)는 높은 휘발성을 갖고, 따라서 배기 파이프(150, 152)를 통해 진공 펌프(400)로부터 배기된다.
그러나, F 라디칼은 막 형성 챔버(202)로부터 멀리 떨어진 배기 파이프(150, 152)의 부분에 거의 도달하지 않고, 그 부분에서 세정 성능이 저하된다. 특히, 진공 펌프(400)의 입구 포트에 근접한 위치에서, 압력이 더 낮기 때문에 세정율은 더 낮다. 그 결과, 배기 파이프(150, 152)의 내부는 퇴적된 생성물에 의해 차단될 수 있다. 또한, 회전자와 케이싱 사이의 간극은 진공 펌프(400) 내 퇴적된 생성물로 충전될 수 있으며, 이는 과부하 상태를 유발하여, 진공 펌프(400)가 정지될 수 있다. 따라서, 제1 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 배기 파이프 장치(100)가 막 형성 챔버(202)보다 진공 펌프(400)의 입구 포트에 더 근접한 위치에 배치된다.
도 1에서, 제1 실시예의 배기 파이프 장치(100)는 막 형성 챔버(202)와 막 형성 챔버(202) 내부의 가스를 배기하는 진공 펌프(400) 사이에 배치된 배기 파이프(150, 152)를 포함하는 배기 파이프의 일부로서 기능한다. 배기 파이프 장치(100)는 외측 파이프(102), 유전체로 이루어진 내측 파이프(190)(유전체 파이프), 및 플라스마 발생 회로(106)를 포함한다. 외측 파이프(102)에는, 예를 들어 일반적인 배기 파이프(150, 152)의 재료와 동일한 재료의 파이프 재료가 사용된다. 예를 들어, SUS 304와 같은 스테인리스 스틸 재료가 사용된다. 그러나, 세정 가스에 대한 내부식성의 관점에서, 외측 파이프(102)의 재료로서 SUS 316 스틸 재료가 더 바람직하게 사용된다. 또한, 외측 파이프(102)에는, 예를 들어 일반적인 배기 파이프(150, 152)의 크기와 동일한 크기를 갖는 파이프 재료가 사용된다. 그러나, 재료 및 크기는 전술된 것들에 제한되는 것은 아니다. 배기 파이프(150, 152)의 크기보다 큰 크기를 갖는 파이프가 사용될 수 있다. 대안적으로, 더 작은 크기를 갖는 파이프가 사용될 수 있다.
플랜지는 내측 파이프(190) 및 외측 파이프(102)의 양 단부에 배치되고, 그의 일 단부는 동일한 크기의 플랜지를 갖는 배기 파이프(150)에 연결되고, 그의 다른 단부는 동일한 크기의 플랜지를 갖는 배기 파이프(152)에 연결된다. 도 1에서, 배기 파이프 장치(100)의 플랜지와 배기 파이프(150, 152)의 플랜지를 고정하기 위한 클램프 등은 도시되어 있지 않다. 이하에서, 동일한 내용이 각 도면에 적용된다. 또한, 배기 파이프(150, 152)와의 연결을 위해 사용되는 O-링과 같은 밀봉 재료는 도시되어 있지 않다. 이하에서, 각각의 실시예에서는, 배기 파이프(152)는 배기 파이프 장치(100)와 진공 펌프(400) 사이에 개재되지만, 본 발명은 이 구성에 제한되는 것은 아니다. 배기 파이프 장치(100)는 진공 펌프(400)의 입구 포트에 직접적으로 배치될 수 있을 것이다. 유전체로 이루어진 내측 파이프(190)는 외측 파이프(102) 내부에 배치된다. 플라스마 발생 회로(106)는 후술하는 내측 파이프(190)의 외주에 배치된 전극을 사용하여, 유전체로 이루어진 내측 파이프(190)의 내부에 용량성 결합 플라스마(capacitively coupled plasma)(CCP)를 발생시킨다.
도 2는 전방 측면으로부터 본, 제1 실시예에 따른 배기 파이프 장치의 예의 단면도이다. 도 3은 상위 측면으로부터 본, 제1 실시예에 따른 배기 파이프 장치의 예의 단면도이다. 도 2에서, 배기 파이프 장치(100)의 단면 구조는 도시되어 있고, 다른 구성요소의 단면 구조는 도시되어 있지 않다. 이하에서, 전방 측면으로부터 본 각각의 단면도에도 동일하게 적용된다. 도 2 및 도 3에서, 배기 파이프 장치(100)는 유전체로 이루어지고 외측 파이프(102) 내부에 배치된 내측 파이프(190)와 외측 파이프(102)의 이중 파이프 구조로 형성된다. 내측 파이프(190)는 외측 파이프(102)의 형상과 유사한 형상을 갖도록 형성된다. 도 2 및 도 3의 예에서, 원형(환형) 단면을 갖는 원통형 외측 파이프(102)에 대응하여, 외측 파이프(102)의 단면과 유사한 원형(환형) 단면을 갖는 원통형 내측 파이프(190)가 사용된다. 대안적으로, 직사각형 단면을 갖는 원통형 외측 파이프(102)에 대응하여, 외측 파이프(102)의 단면과 유사한 직사각형 단면을 갖는 원통형 내측 파이프(190)가 사용될 수 있다.
내측 파이프(190)는 외측 파이프(102)의 내벽으로부터 공간을 두고 배치된다. 내측 파이프(190)가 될 유전체의 재료는 공기보다 큰 유전 상수를 갖는 임의의 재료일 수 있다. 바람직하게는, 내측 파이프(190)의 재료로서, 예를 들어 석영, 알루미나(Al2O3), 이트리아(Y2O3), 하프니아(HfO2), 지르코니아(ZrO2), 산화마그네슘(MgO), 질화알루미늄(AlN) 등이 사용된다. 내측 파이프(190)의 두께는 배기 성능이 방해되지 않는 한 적절하게 설정될 수 있다.
무선 주파수 전극(104)은 외측 파이프(102)보다 내측에 그리고 내측 파이프(190)의 외주측 상에 배치된다. 무선 주파수 전극(104)은 내측 파이프(190)의 외주 형상에 대응하는 형상으로 형성된다. 원형 단면을 갖는 원통형(환형) 내측 파이프(190)에 대응하여, 유사한 원형 단면을 갖는 원통형(환형) 무선 주파수 전극(104)이 사용된다. 무선 주파수 전극(104)은 내측 파이프(190)와 접촉하여 배치되는 것이 바람직하지만, 이러한 구성은 필수적인 것은 아니다.
플랜지(19)는 내측 파이프(190)의 단부측 상에 배치된다. 도 2의 예에서, 배관용 플랜지(19)는 내측 파이프(190)의 양 단부에 배치된다. 가스의 유동에 대해 상류에 배치된 플랜지(19) 및 배기 파이프(150)의 플랜지는 서로 고정된다. 가스의 유동에 대해 하류에 배치된 플랜지(19) 및 배기 파이프(152)의 플랜지는 서로 고정된다. 양 플랜지(19)에는, 예를 들어 일반적인 배기 파이프(150, 152)의 재료와 동일한 재료의 파이프 재료가 사용된다. 예를 들어, SUS 304와 같은 스테인리스 스틸 재료가 사용된다. 그러나, 세정 가스에 대한 내부식성의 관점에서, 플랜지(19)의 재료로서 SUS 316 스틸 재료가 더 바람직하게 사용된다.
제1 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 외측 파이프(102)와 내측 파이프(190) 사이의 공간은 내측 파이프(190)의 상위 및 하위 단부에 배치된 밀봉 기구(16) 및 내측 파이프(190)의 외주측을 덮는 외측 파이프(102)에 의해 주위 분위기(ambient atmosphere) 및 내측 파이프(190) 내의 공간으로부터 차단된다. 밀봉 기구(16)는, 예를 들어 다음과 같이 구성되는 것이 바람직하다. 각각의 밀봉 기구(16)는 돌출부(10), O-링 리테이너(11), O-링(12) 및 O-링(14)을 포함한다. 돌출부(10)가 내측 파이프(190)의 양 단부에서 각각의 플랜지(19)의 표면 상에 링 형상으로 제공되고, 내측 파이프(190)의 외측 상에서, 각각의 플랜지(19)의 표면으로부터 무선 주파수 전극(104)을 향해서 연장한다. 배기 파이프(150)에 더 근접한 (상류측의) O-링(14)은 배기 파이프(150)에 더 근접한 외측 파이프(102)의 (상류측의) 플랜지 표면과 플랜지(19) 사이에 배치된다. 배기 파이프(152)에 더 근접한 (하류측의) O-링(14)은 배기 파이프(152)에 더 근접한 외측 파이프(102)의 (하류측의) 플랜지 표면과 플랜지(19) 사이에 배치된다. 이러한 경우, 배기 파이프 장치(100)의 상류측에서, 외측 파이프(102)의 플랜지와 파이프(150)의 플랜지는 바람직하게는 그 사이에 개재된 플랜지(19)와 클램프 연결된다. 배기 파이프 장치(100)의 하류측에서, 외측 파이프(102)의 플랜지와 파이프(152)의 플랜지는 바람직하게는 그 사이에 개재된 플랜지(19)와 클램프 연결된다. O-링(14)은 외측 파이프(102) 내부의 분위기를 주위 분위기로부터 차폐한다.
각각의 O-링(12)은 내측 파이프(190)의 단부의 외측 주연면과 돌출부(10)의 내측 주연면 사이에 가압된 상태로 배치된다. 따라서, 돌출부(10)는 내측 파이프(190)의 외경 크기보다 큰 내경을 갖고 외측 파이프(102)의 내경 크기보다 작은 외경을 갖도록 형성된다. 각각의 O-링(12)은 O-링 리테이너(11)에 의해 가압된다. O-링 리테이너(11)는 하나의 부재로서 형성될 수도 있거나, 또는 2개의 부재, 즉 도 2에 도시된 바와 같이, 내측 파이프(190)의 단부의 외측 주연면과 돌출부(10)의 내측 주연면 사이에 배치된 링 형상 부재와 링 형상 부재를 지지하는 외측 부재의 조합으로서 형성될 수도 있다. 그 결과, 내측 파이프(190) 내의 분위기는 O-링(12)을 통해 외측 파이프(102)와 내측 파이프(190) 사이의 공간으로부터 차폐된다.
제1 실시예에서, 전술한 바와 같이 외측 파이프(102)와 내측 파이프(190)의 밀봉된 이중 파이프 구조를 형성함으로써, 유전체로 이루어진 내측 파이프(190)가 손상된 경우에도, 배기 파이프를 통해 유동하는 가스가 주위 분위기로 누설되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 유사하게, 배기 파이프에 대기중 공기(atmospheric air)가 침입(유입)하는 것을 방지하는 것이 가능하다. 외측 파이프(102)와 내측 파이프(190) 사이의 공간이 대기압으로 제어되는 경우에도, 외측 파이프(102)와 내측 파이프(190) 사이의 공간의 체적이 작기 때문에 진공 펌프(400)의 고장이 일어날 정도로 대기중 공기가 유입되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
도 2 및 도 3의 예에서, 무선 주파수(RF) 전기장이 플라스마 발생 회로(106)에 의해 무선 주파수 전극(104)에 인가된다. 구체적으로, 도입 단자(111)(무선 주파수 도입 단자의 예)가 외측 파이프(102)의 외측 주연면에 연결된 도입 단자 포트(105)로부터 외측 파이프(102) 내로 도입되고, 도입 단자(111)는 무선 주파수 전극(104)에 연결된다. 제1 실시예에서, 플랜지(19)는 접지 전극으로서 기능한다. 또한, 외측 파이프(102)는 접지된다.
그 후, 플라스마 발생 회로(106)는 무선 주파수 전극(104)과 접지 전극 사이의 용량성 결합을 사용하여 내측 파이프(190) 내부에서 플라스마를 발생시킨다. 구체적으로, 플랜지(19)가 접지 전극으로서 기능하도록 접지된(접지 전위가 인가된) 상태에서, 플라스마 발생 회로(106)는 도입 단자(111)를 통해 무선 주파수(RF) 전압을 무선 주파수 전극(104)에 인가하고, 그로 인해 유전체로 이루어진 내측 파이프(190) 내에 용량성 결합 플라스마(CCP)를 발생시킨다. 또한, 세정 단계에서, 전술된 NF3 가스와 같은 세정 가스가 상류 위치에 공급되기 때문에, 플라스마로 인한 F 라디칼이 잔류 세정 가스를 사용하여 내측 파이프(190) 내부에서 발생된다. 그 후, F 라디칼은 내측 파이프(190) 내부에 퇴적된 생성물을 제거한다. 따라서, 높은 세정 성능이 배기 파이프에서 나타날 수 있다.
그 후에, 예를 들어, F 라디칼에 의한 퇴적물의 분해 후에 발생된 SiF4는 높은 휘발성을 갖고, 따라서 배기 파이프(152)를 통해 진공 펌프(400)에 의해 배기된다. 또한, 배기 파이프 장치(100) 내에서 발생된 라디칼의 일부가 배기 파이프(152)를 통해서 진공 펌프(400)로 진입하고, 진공 펌프(400) 내에 퇴적된 생성물을 세정한다. 그 결과, 진공 펌프(400) 내에 퇴적된 생성물의 양이 감소될 수 있다. 예를 들어, 내측 파이프(190)의 하위 단부측 상의 내벽면의 일부에서 발생된 플라스마에 의해 발생되는 F 라디칼은 내측 파이프(190) 내부의 소비가 작은 상태에서 진공 펌프(400)에 진입하게 될 수 있다.
도 4는 제1 실시예의 비교예에 따른 배기 파이프 장치의 예의 정면도이다. 도 4의 비교예에서, 무선 주파수 전극(304)이 유전체 파이프(390)보다 외측의 외측 파이프(302)와 유전체 파이프(390) 사이의 공간 내에 배치되는 경우가 도시되어 있다. 유전체 파이프(390)의 양 단부에는, 접지 전극으로서 기능하는 파이프 플랜지(319)가 배치된다. 그 후, 용량성 결합 플라스마(CCP)가 접지 전극으로서 플랜지(319)를 사용하여 무선 주파수(RF) 전압을 무선 주파수 전극(304)에 인가함으로써 발생된다. 이러한 구성에서, 플랜지(319) 및 무선 주파수 전극(304)이 용량성으로 결합되어 전기 방전을 유발할 수 있을 것이다. 전기 방전은 유전체 파이프(390) 내부에서뿐만 아니라 유전체 파이프(390) 외부의 대기중 공기측에서도 일어날 수 있다. 따라서, 플랜지(319)(접지 전극)와 무선 주파수 전극(304) 사이의 거리(L3)를 방전을 유발하지 않을 정도로 충분히 크게 증가시킬 필요가 있다. 플랜지(319)(접지 전극)와 무선 주파수 전극(304) 사이의 거리(L3)가 큰 경우에, 가스 유량 및 유전체 파이프(390) 내의 압력의 증가는 플라스마 발생을 어렵게 하여, 불안정한 전기 방전을 유발한다. 한편, 전압을 증가시키기 위한 가스 유동 방향으로의 무선 주파수 전극(304)의 전극 크기의 감소 및/또는 플랜지(319)(접지 전극)와 무선 주파수 전극(304) 사이의 거리(L3)의 감소는 플라스마를 발생시키는 것을 용이하게 할 수 있지만, 이상 전기 방전(아킹)이 대기중 공기측에서 일어난다.
따라서, 제1 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 접지 전극은 무선 주파수 전극(104)까지의 거리가 내측 파이프(190)의 외측에서보다 내측에서 더 작도록 배치된다. 구체적으로, 각 플랜지(19)의 표면으로부터 무선 주파수 전극(104)을 향해 연장하는 링 형상의 돌출부(18)가 내측 파이프(190)의 내측에 형성된다. 각각의 돌출부(18)는 전도성 재료로 이루어지고 접지 전극의 일부로서 기능한다. 각각의 돌출부(18)는 예를 들어 돌출부가 연결되는 플랜지(19)와 일체로 형성된다. 대안적으로, 각각의 돌출부(18)는 플랜지(19)에 전기적으로 연결되는 한, 플랜지(19)와 별도로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 O-링 리테이너(11)가 전도성 재료로 이루어지는 경우, 각각의 O-링 리테이너(11)는 돌출부(10)와 접촉함으로써 접지 전극의 일부로서 기능한다.
도 2의 예에서, 무선 주파수 전극(104)의 측면 상의 돌출부(10)의 팁 또는 O-링 리테이너(11)의 노출된 표면은 내측 파이프(190)의 외측 상의 무선 주파수 전극(104)에 가장 근접한다. 따라서, 돌출부(18)의 팁과 무선 주파수 전극(104) 사이의 거리(L1)가 무선 주파수 전극(104)과 내측 파이프(190)의 외측 상의 돌출부(10)의 팁 또는 무선 주파수 전극(104) 측면 상의 O-링 리테이너(11)의 노출된 표면 사이의 거리(L2)보다 짧도록, 돌출부(18)가 형성된다. 돌출부(10)가 없는 경우에, 돌출부(18)의 팁과 무선 주파수 전극(104) 사이의 거리(L1)가 내측 파이프(190)의 외측 상의 플랜지 표면과 무선 주파수 전극(104) 사이의 거리보다 짧도록, 돌출부(18)가 배치된다. 따라서, 무선 주파수 전압이 무선 주파수 전극(104)에 인가될 때, 먼저 돌출부(18)와 무선 주파수 전극(104) 사이에서 전기 방전이 일어난다. 따라서, 인가 전압을 대기중 공기측에서 이상 방전(아킹)을 유발하는 전압까지 증가시킬 필요가 없다. 따라서, 대기중 공기측에서 이상 방전(아킹)을 유발하지 않고 내측 파이프(190) 내부의 용량성 결합으로 인해 플라스마를 발생시키는 것이 가능하다. 진공측 상의 전극들 사이의 거리의 감소는 아킹의 억제에 추가하여 플라스마의 점화성 및 안정성을 추가로 향상시킬 수 있다.
돌출부(18)의 팁과 무선 주파수 전극(104) 사이의 거리(L1)가 접지된 외측 파이프(102)와 무선 주파수 전극(104) 사이의 거리보다도 훨씬 더 작도록 돌출부(18)가 배치되는 것이 바람직하다는 것을 주목하여야 한다.
전술된 바와 같이, 제1 실시예에 따르면, 아킹과 같은 이상 방전을 피하면서 진공 펌프 부근의 배기 파이프 내부에 퇴적된 생성물을 제거하는 것이 가능하다.
(제2 실시예)
제1 실시예에서, 접지 전극은 무선 주파수 전극(104)으로부터의 거리가 내측 파이프(190)의 외측에서보다 내측에서 더 작도록 배치된다. 그러나, 대기중 공기측에서 이상 방전(아킹)을 피하는 방법은 전술한 방법으로 제한되지 않는다. 제2 실시예에서는, 대기중 공기측 상의 금속부의 노출을 제거하는 구성을 설명한다. 추가로, 구체적으로 후술되지 않는 점들은 제1 실시예와 동일하다.
도 5는 전방 측면으로부터 본, 제2 실시예에 따른 배기 파이프 장치의 예의 단면도이다. 상위 측면으로부터 본, 제2 실시예에 따른 배기 파이프 장치의 예의 단면도는 제공되지 않는다. 도 5의 예에서, 내측 파이프(190) 외부에서, 무선 주파수 전극(104)에 대면하는 위치에서 접지 전극으로서 기능하는 적어도 하나의 금속부 및 무선 주파수 전극(104)은 공기의 유전 상수보다 높은 유전 상수를 갖는 유전체에 의해 서로로부터 차폐된다. 이러한 목적으로, 예를 들어 무선 주파수 전극(104)과 접지 전극 중 적어도 하나는 내측 파이프(190) 외부의 유전체로 이루어진 전극 커버로 덮인다.
구체적으로, 내측 파이프(190) 외부에서, 무선 주파수 전극(104)은, 그 내측 주연면을 제외하고, 유전체로 이루어진 무선 주파수 전극 커버(20)로 덮인다. 도 5의 예에서, 내측 파이프(190) 외부에서, 배기 파이프(150)에 더 근접한 (상류측의) 플랜지(19)의 표면, 돌출부(10) 및 O-링 리테이너(11)를 포함하는 접지 전극의 노출된 표면은 유전체 접지 전극 커버(22)로 추가로 덮인다. 유사하게, 내측 파이프(190) 외부에서, 배기 파이프(152)에 더 근접한 (하류측의) 플랜지(19)의 표면, 돌출부(10) 및 O-링 리테이너(11)를 포함하는 접지 전극의 노출된 표면은 유전체 접지 전극 커버(24)로 추가로 덮인다. 또한, 전도성 재료로 이루어진 외측 파이프(102)의, 무선 주파수 전극(104)과 대면하는 내측 주연면이 또한 유전체로 이루어진 외측 파이프 커버(26)로 덮인다. 유전체로 이루어진 각 커버의 두께는 적절하게 설정될 수 있다. 전술한 점들 외에, 구성은 도 2와 유사하다.
그 후, 플라스마 발생 회로(106)는 무선 주파수 전극(104)과 접지 전극 사이의 용량성 결합을 사용하여 내측 파이프(190) 내부에서 플라스마를 발생시킨다. 구체적으로, 플랜지(19)가 접지 전극으로서 기능하도록 접지된(접지 전위가 인가된) 상태에서, 플라스마 발생 회로(106)는 도입 단자(111)를 통해 무선 주파수(RF) 전압을 무선 주파수 전극(104)에 인가하고, 그로 인해 유전체로 이루어진 내측 파이프(190) 내에 용량성 결합 플라스마(CCP)를 발생시킨다. 그 결과, 제1 실시예와 유사하게, 진공 펌프 부근에서 배기 파이프 내부에 퇴적된 생성물을 제거하는 것이 가능하다.
도 5의 예에서, 대기중 공기측의 금속부는 유전체로 덮인다. 따라서, 무선 주파수 전극(104)에 인가되는 전압이 증가되는 경우에도, 대기중 공기측의 아킹이 억제되면서 용량성 결합으로 인한 플라스마가 내측 파이프(190)의 내부에 발생될 수 있다. 더 나아가, 돌출부(18)가 배치되지 않은 경우에도, 대기중 공기측의 금속부가 유전체로 덮여 있기 때문에 대기중 공기측의 아킹이 억제되면서, 무선 주파수 전극(104)과 내측 파이프(190) 내부의 플랜지(19)(접지 전극)의 표면 사이의 용량성 결합으로 인해 플라스마를 발생시키는 것이 가능하다.
(제3 실시예)
각각의 전술한 실시예에서, 이중 파이프 구조물은 유전체로 이루어진 내측 파이프(190)의 손상으로 인한 누설 및 대기중 공기 침입을 피하도록 형성된다. 유전체로 이루어진 내측 파이프(190)의 손상의 원인은 내측 파이프(190)의 온도 증가를 포함할 수 있다. 제3 실시예에서, 내측 파이프(190)의 온도 증가를 억제할 수 있는 구성이 설명될 것이다. 추가로, 구체적으로 후술되지 않는 점들은 제1 실시예와 동일하다.
도 6은 제3 실시예에서 내측 파이프 온도와 세정 공정 시간 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프이다. 도 6에서, 수직축은 배기 파이프 내의 내측 파이프의 온도를 나타내고, 수평축은 세정 단계에서 배기 파이프에 대한 연속 공정 시간을 나타낸다. 또한, 도 6의 예에 도시된 그래프는 내측 파이프(190)가 냉각되지 않고 사용되는 경우의 예를 도시한다. 세정 단계에서, 무선 주파수 전압이 무선 주파수 전극(104)에 인가된다. 따라서, 무선 주파수 전극(104)의 온도는 증가한다. 그 결과, 유전체이며 그 내부에서 플라스마가 발생되는 내측 파이프(190)의 온도가 증가한다. 도 6의 그래프에 도시된 바와 같이, 냉각 없이 공정이 계속되면, 세정 공정 시간이 길어짐에 따라 온도가 증가하고, 내측 파이프(190)가 결국 손상될 수 있다. 온도 증가로 인한 유전체로 이루어진 내측 파이프(190)의 손상을 억제하기 위해, 내측 파이프(190)를 냉각시키는 것이 바람직하다.
이에 대한 수단으로써, 예를 들어 도 4에 도시된 비교예에서, 유전체 파이프(390)의 외주에 배열된 외측 파이프(302)의 외측 주연면 및 무선 주파수 전극(304)은 냉각수를 공급함으로써 냉각될 수 있다. 그러나, 외측 파이프(302)의 외부가 냉각되더라도, 외측 파이프(302)를 통해 외측 파이프(302)와 유전체 파이프(390) 사이의 공간을 충분히 냉각시키는 것은 어렵다. 따라서, 외측 파이프(302)의 냉각은 유전체 파이프(390)의 온도를 증가시키고 그에 따라 유전체 파이프(390)의 손상을 초래할 수 있다. 따라서, 제3 실시예에서, 냉각 기구가 배기 파이프 장치 내에 배치된다. 냉각 기구는 외측 파이프와 내측 파이프 사이의 공간 및 그 공간 내의 부재 중 적어도 하나에 냉매를 도입함으로써 내측 파이프를 냉각시킨다.
도 7은 전방 측면으로부터 본, 제3 실시예에 따른 배기 파이프 장치의 예의 단면도이다. 상위 측면으로부터 본, 제3 실시예에 따른 배기 파이프 장치의 예의 단면도는 제공되지 않는다. 도 7의 예에서, 공동(34)이 무선 주파수 전극(104) 내에 형성된다. 공동(34)은 바람직하게는 무선 주파수 전극(104)의 내부의 전체에 걸쳐 형성된다.
도 7의 예에서, 냉각수(냉매의 예)가, 외측 파이프(102)와 내측 파이프(190) 사이의 공간(36) 내의 부재의 예인, 무선 주파수 전극(104) 내의 공동(34) 내로 공급된다. 구체적으로, 배기 파이프 장치는 다음과 같이 구성된다. 도 7의 예에서, 공동(31)이 배기 파이프(152)에 더 근접한 (하류측의) 플랜지(19) 내부에 형성된다. 유사하게, 공동(33)이 배기 파이프(150)에 더 근접한 (상류측의) 플랜지(19) 내부에 형성된다. 공동(31, 33)은 각각의 플랜지(19)의 내부의 전체 또는 일부에 걸쳐 형성될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 공동은 서로 연결되어 선형으로 연장되는 2개의 원통형 공동을 포함하는 L자 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 공동(31)은 플랜지(19)의 측면 표면에 형성된 유입 포트와, 외측 파이프(102)와 내측 파이프(190) 사이의 공간(36)의 측면에 형성된 유출 포트를 갖는다. 공동(33)은 외측 파이프(102)와 내측 파이프(190) 사이의 공간(36)의 측면에 형성된 유입 포트와, 플랜지(19)의 측면 표면에 형성된 유출 포트를 갖는다. 냉각 파이프(30)가 공동(31)의 유출 포트와 무선 주파수 전극(104) 내의 공동(34)의 하부를 연결한다. 냉각 파이프(32)가 무선 주파수 전극(104) 내의 공동(34)의 상부와 공동(33)의 유입 포트를 연결한다. 내부에 공동(31)이 형성되는 플랜지(19), 내부에 공동(33)이 형성되는 플랜지(19), 냉각 파이프(30, 32), 및 내부에 공동(34)이 형성되는 무선 주파수 전극(104)은 제3 실시예의 냉각 기구의 일부이다.
도 7의 예에서, 배기 파이프(152)에 더 근접한 (하류) 플랜지(19)의 측면 표면에 공급되는 냉각수는 배기 파이프(152)에 더 근접한 (하류측의) 플랜지(19) 내의 공동(31)을 통과하고, 냉각 파이프(30)를 통과하고, 무선 주파수 전극(104) 내의 공동(34)의 하부로 유동한다. 무선 주파수 전극(104) 내의 공동(34)의 하부에 공급된 냉각수는 하부로부터 상부로 공동(34) 내에 축적된다. 무선 주파수 전극(104) 내의 공동(34)의 상부로부터 범람된 냉각수는 냉각 파이프(32)를 통과하고, 배기 파이프(150)에 더 근접한 (상류측의) 플랜지(19) 내의 공동(33)으로 유동한다. 그 후, 물은 플랜지(19)의 공동(33)을 통과하여 플랜지(19)의 측면 표면의 유출 포트로부터 배수된다.
냉각수가 유동하는 상태에서, 플라스마 발생 회로(106)는 무선 주파수 전극(104)을 사용하여 내측 파이프(190) 내부에 플라스마를 발생한다. 플라스마 발생 회로(106)는 무선 주파수 전극(104)에 무선 주파수 전압을 인가한다.
구체적으로, 플라스마 발생 회로(106)는 플랜지(19) 및 돌출부(18)가 접지 전극으로서 접지된 상태에서 도입 단자(111)를 통해 무선 주파수 전극(104)에 무선 주파수 전압을 인가하고, 그로 인해 무선 주파수 전극(104) 내부에 배치된 유전체로 이루어진 내측 파이프(190) 내에 용량성 결합 플라스마(CCP)를 발생시킨다. 이때, 유전체로 이루어지고 플라스마 발생으로 인해 그 온도가 증가하는 내측 파이프(190)와, 내측 파이프(190)와 외측 파이프(102) 사이의 공간(36)이 무선 주파수 전극(104) 내에서 유동하는 냉각수를 사용하여 냉각된다. 그 결과, 무선 주파수 전압이 인가되고 그 온도가 증가하는 무선 주파수 전극(104)은 직접 냉각되고, 무선 주파수 전극(104)의 내측 주연면과 접촉하는 내측 파이프(190)가 냉각된다. 따라서, 외측 파이프(102)가 외부로부터 냉각되는 경우보다 내측 파이프(190)의 온도 증가가 추가로 억제될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제3 실시예의 냉각 기구는 가스 도입 포트(41), 밸브(40)(또는 체크 밸브(42)), 가스 배출 포트(43) 및 밸브(44)(또는 체크 밸브(46))를 추가로 포함한다. 냉각 기구는 밸브(40)(또는 체크 밸브(42))를 통해 외측 파이프(102)의 외측 주연면의 하부에 제공된 가스 도입 포트(41)로부터 내측 파이프(190)와 외측 파이프(102) 사이의 공간(36)으로 냉각 가스(냉매의 또 다른 예)를 도입한다. 그 후, 냉각 가스는 밸브(44)(또는 체크 밸브(46))를 통해 외측 파이프(102)의 외측 주연면의 상부에 제공된 가스 배출 포트(43)로부터 외부로 배출된다. 냉각 가스가 내측 파이프(190)와 외측 파이프(102) 사이의 공간(36)으로 유동하도록 유발함으로써, 유전체로 이루어지고 플라스마 발생으로 인해 그 온도가 증가하는 내측 파이프(190)와, 내측 파이프(190)와 외측 파이프(102) 사이의 공간(36)이 냉각된다. 내측 파이프(190)는 냉각 가스에 의해 냉각되기 때문에, 내측 파이프(190)의 손상이 억제될 수 있다. 냉각 가스로서는, 예를 들어 공기가 사용된다.
냉각 가스는 대기압보다 더 높은 압력에서 내측 파이프(190)와 외측 파이프(102) 사이의 공간(36) 내로 도입된다. 따라서, 내측 파이프(190)와 외측 파이프(102) 사이의 공간(36)의 압력은 내측 파이프(190) 내부의 공간의 압력 및 대기압보다 높도록 제어된다. 내측 파이프(190)와 외측 파이프(102) 사이의 공간(36) 내의 압력은 외측 파이프(102)의 외측 주연면에 형성된 통기구(47)를 통해 압력 센서(48)에 의해 측정되고, 공간(36) 내의 압력의 변동이 모니터링된다. 여기서, 유전체로 이루어지고 플라스마 발생으로 인해 그 온도가 증가하는 내측 파이프(190)가 손상되는 경우에, 많은 양의 냉각 가스가 진공측으로 유동하면 진공 파괴가 일어날 수도 있다. 따라서, 내측 파이프(190)의 손상은 압력 센서(48)에 의해 검출된다.
구체적으로, 압력 센서(48)에 의해 압력 감소가 검출되면, 밸브(40, 44)를 차단하는 제어가 수행된다. 그 결과, 배기 라인 내로의 냉각 가스의 유입이 최소화될 수 있다. 밸브(40) 대신에 체크 밸브(42)가 사용되는 경우, 1차 압력과 2차 압력 사이의 압력차가 0.1MPa보다 높고 냉각 가스의 공급 압력보다 낮을 때 체크 밸브(42)가 차단되도록 크래킹 압력이 설정되는 체크 밸브(42)가 사용된다. 냉각 가스의 공급이 공급 소스에서 정지될 때, 1차 압력(체크 밸브의 1차측)은 대기압과 동일하고, 2차 압력(외측 파이프(102) 내부)은 대기압 이하이고(압력은 손상으로 인해 대기압보다 낮도록 감소됨), 차압은 0.1MPa 이하이다. 따라서, 0.1MPa<크래킹 압력<공급 압력이 충족되는 경우, 냉각 가스는 유동하지 않는다. 따라서, 냉각 가스의 공급이 내측 파이프(190)의 손상의 검출에 응답하여 공급 소스에서 정지되면, 1차측이 대기중 공기로 개방될 때에도 대기중 공기가 외측 파이프(102) 내로 유동하는 것이 방지될 수 있다. 밸브(44) 대신에 체크 밸브(46)가 사용되는 경우, 내측 파이프(190)의 손상이 1차 압력을 2차 압력보다 낮게 하여, 유동 경로가 차단될 수 있다. 따라서, 대기중 공기가 외측 파이프(102) 내로 유동하는 것이 방지될 수 있다.
전술한 점들 외에, 구성은 도 2와 유사하다.
도 7의 예에서, 내측 파이프(190)를 냉각하기 위한 냉매로서 냉각수 및 냉각 가스를 도입하는 냉각 기구가 설명되었지만, 본 실시예는 그에 대해 제한되지 않는다. 예를 들어, 내측 파이프(190)를 냉각하기 위한 냉매로서 냉각수 및 냉각 가스 중 하나만을 도입하는 냉각 기구가 장착될 수 있다.
도 8은 제3 실시예의 변형에 따른 냉각 기구의 구성의 예를 도시하는 구성도이다. 도 8의 변형에서, 냉각 기구로서, 냉각 파이프(35)가 무선 주파수 전극(104)의 외측 주연면 주위에 나선형으로 권취된다. 냉각 파이프(30)는 냉각 파이프(35)의 하위 단부에 연결된다. 냉각 파이프(32)는 냉각 파이프(35)의 상위 단부에 연결된다. 그 후, 배기 파이프(152)에 더 근접한 (하류) 플랜지(19)의 측면 표면에 공급된 냉각수는 배기 파이프(152)에 더 근접한 (하류) 플랜지(19)의 공동(31)을 통과하고, 냉각 파이프(30)를 통과하고, 냉각 파이프(35) 내에서 유동하고, 하부으로부터 상부으로 냉각 파이프(35) 내에 축적된다. 냉각 파이프(35)의 상부로부터 범람한 냉각수는 냉각 파이프(32)를 통과하고, 배기 파이프(150)에 더 근접한 (상류) 플랜지(19) 내의 공동(33)으로 유동한다. 그 후, 물은 플랜지(19)의 공동(33)을 통과하여 플랜지(19)의 측면 표면의 유출 포트로부터 배수된다. 냉각 파이프(35) 내에서 유동하는 냉각수는 무선 주파수 전극(104)을 냉각하고 내측 파이프(190)를 냉각한다. 더 나아가, 내측 파이프(190)와 외측 파이프(102) 사이의 공간(36)도 냉각될 수 있다. 전술한 점 외에, 구성은 도 7의 구성과 유사하다.
상기 실시예를 구체적인 예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체적인 예에 제한되지는 않는다.
또한, 본 발명의 요소를 포함하고 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의한 적절한 설계 변형에 의해서 달성될 수 있는 모든 배기 파이프 장치가 본 발명의 범위에 포함된다.
특정 실시예가 설명되었지만, 이러한 실시예는 단지 예로서 나타낸 것이고, 본 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것은 아니다. 즉, 본 명세서에 설명된 신규한 방법 및 장치는 다양한 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 더 나아가 본 명세서에 설명된 방법 및 장치의 형태에 있어서의 다양한 생략, 대체 및 변경이 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항들 및 그 등가물들은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 이러한 형태 또는 수정을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 막 형성 챔버와 막 형성 챔버 내부의 가스를 배기하는 진공 펌프 사이에 배치된 배기 파이프의 일부로서 기능하는 배기 파이프 장치이며, 상기 장치는
    유전체 파이프;
    유전체 파이프의 외주측에 배치되고 무선 주파수 전압이 인가되는, 무선 주파수 전극;
    무선 주파수 전극으로부터의 거리가 유전체 파이프의 외측 상에서보다 내측 상에서 더 작도록 유전체 파이프의 단부측 상에 배치되고 접지 전위가 인가되는, 접지 전극;
    유전체 파이프 내부에 플라스마를 발생시키는, 플라스마 발생 회로를 포함하는, 배기 파이프 장치.
  2. 제1항에 있어서, 접지 전극은 유전체 파이프의 내측 상에 배치된 링 형상의 제1 돌출부를 포함하는, 배기 파이프 장치.
  3. 제1항에 있어서, 접지 전극은 유전체 파이프의 단부측 상에 배치된 플랜지를 포함하는, 배기 파이프 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    접지 전극은 유전체 파이프의 단부측 상에 배치된 플랜지를 추가로 포함하고,
    제1 돌출부는 상기 플랜지에 전기적으로 연결되는, 배기 파이프 장치.
  5. 제4항에 있어서, 제1 돌출부는 플랜지와 일체로 형성되는, 배기 파이프 장치.
  6. 제2항에 있어서, 접지 전극은 유전체 파이프의 외측 상에 배치된 링 형상의 제2 돌출부를 추가로 포함하는, 배기 파이프 장치.
  7. 제6항에 있어서, 제1 돌출부의 팁과 무선 주파수 전극 사이의 거리가 제2 돌출부의 팁과 무선 주파수 전극 사이의 거리보다 작은, 배기 파이프 장치.
  8. 제1항에 있어서, 유전체 파이프의 외부에 배치된 외측 파이프를 추가로 포함하고,
    무선 주파수 전극은 외측 파이프와 유전체 파이프 사이에 배치되는, 배기 파이프 장치.
  9. 제8항에 있어서, 유전체 파이프의 단부와 외측 파이프의 단부에 배치된 밀봉 기구를 추가로 포함하는, 배기 파이프 장치.
  10. 제1항에 있어서, 유전체 파이프 외부의 무선 주파수 전극을 덮는 유전체를 추가로 포함하는, 배기 파이프 장치.
  11. 제1항에 있어서, 유전체 파이프 외부의 접지 전극을 덮는 유전체를 추가로 포함하는, 배기 파이프 장치.
  12. 막 형성 챔버와 막 형성 챔버 내부의 가스를 배기하는 진공 펌프 사이에 배치된 배기 파이프의 일부로서 기능하는 배기 파이프 장치이며, 상기 장치는
    유전체 파이프;
    유전체 파이프의 외주측에 배치되고 무선 주파수 전압이 인가되는, 무선 주파수 전극;
    유전체 파이프의 단부측에 배치되고 접지 전위가 인가되는, 접지 전극;
    유전체 파이프 외부의 접지 전극과 무선 주파수 전극 중 적어도 하나를 덮는, 유전체;
    유전체 파이프 내부에 플라스마를 발생시키는, 플라스마 발생 회로를 포함하는, 배기 파이프 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    접지 전극은 유전체 파이프의 단부측 상에 배치된 플랜지를 포함하고,
    유전체 파이프 외부의 플랜지의 일 부분이 유전체로 덮이는, 배기 파이프 장치.
  14. 제12항에 있어서, 유전체 파이프의 외부에 배치된 외측 파이프를 추가로 포함하고,
    무선 주파수 전극은 외측 파이프와 유전체 파이프 사이에 배치되는, 배기 파이프 장치.
  15. 제14항에 있어서, 전도성 재료로 이루어진 외측 파이프의 표면을 덮은 유전체를 추가로 포함하고, 상기 표면은 무선 주파수 전극과 대면하는, 배기 파이프 장치.
  16. 제12항에 있어서, 접지 전극이 유전체 파이프의 내측 상에 배치된 링 형상의 제1 돌출부를 포함하는, 배기 파이프 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    접지 전극은 유전체 파이프의 외측 상에 배치된 링 형상의 제2 돌출부를 추가로 포함하고,
    제2 돌출부는 유전체로 덮이는, 배기 파이프 장치.
  18. 막 형성 챔버와 막 형성 챔버 내부의 가스를 배기하는 진공 펌프 사이에 배치된 배기 파이프의 일부로서 기능하는 배기 파이프 장치이며, 상기 장치는
    유전체 파이프;
    외측 파이프로서, 외측 파이프와 유전체 파이프 사이에 공간을 두고 유전체 파이프의 외주측에 배치되는, 외측 파이프; 및
    유전체 파이프의 외주측의 공간 내에 배치되고 무선 주파수 전압이 인가되는, 무선 주파수 전극;
    유전체 파이프 내부에 플라스마를 발생시키는, 플라스마 발생 회로; 및
    외측 파이프와 유전체 파이프 사이의 공간 및 상기 공간 내의 부재 중 적어도 하나에 냉매를 도입하여 유전체 파이프를 냉각시키는, 냉각 기구를 포함하는, 배기 파이프 장치.
  19. 제18항에 있어서, 유전체 파이프의 단부측 상에 배치되고 내부에 공동이 형성되는 플랜지를 추가로 포함하고,
    냉각 기구가 플랜지 내의 공동을 통해서 냉매를 도입하는, 배기 파이프 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    외측 파이프는 내부에 형성된 가스 도입 포트 및 가스 배출 포트를 포함하고,
    냉각 기구는 냉매로서의 냉각 가스가 외측 파이프의 가스 도입 포트 및 가스 배출 포트를 통해서 외측 파이프와 유전체 파이프 사이의 공간으로 유동하게 하는, 배기 파이프 장치.
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