KR20220054137A

KR20220054137A - A plasma generator and an apparatus for treatment of processing gas having the plasma generator

Info

Publication number: KR20220054137A
Application number: KR1020200138715A
Authority: KR
Inventors: 최대규
Original assignee: (주) 엔피홀딩스
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2022-05-02

Abstract

A plasma generating device comprises: a reactor providing a plasma forming space therein; an injection port providing a path for which a gas is injected into the reactor; a discharge port for which the gas of the reactor is discharged; and a partition wall member provided in the reactor near the injection port and changing a movement direction of the gas injected into the reactor to minimize a movement of the gas to a predetermined area in the reactor. Therefore, the present invention is capable of effectively removing a process byproduct.

Description

A plasma generator, and an exhaust gas treatment apparatus including the plasma generator

본 발명은 플라즈마 발생 장치, 및 상기 플라즈마 발생 장치를 포함하는 배기 가스 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generating apparatus and an exhaust gas treatment apparatus including the plasma generating apparatus.

디스플레이나 반도체를 제조하기 위해서는 증착, 애싱, 식각, 세정 등의 공정이 저압에서 수행되어야 할 경우가 많다. 특히, 집적 회로(ICs) 제조 공정에서 박막을 처리하는데 사용할 수 있는 입증된 기술들 중에서, 화학기상 증착법(CVD)은 상업화된 공정에서 종종 사용된다. CVD의 변형인 원자층 증착(ALD)은 이제 균일성, 뛰어난 스텝 커버리지(step coverage) 및 기판 크기를 증가시키기 위한 비용 효율적 규모성(cost effective scalability)를 달성하기 위한 가능성 있는 우수한 방법으로 알려지고 있다. In order to manufacture a display or a semiconductor, processes such as deposition, ashing, etching, and cleaning often have to be performed at low pressure. In particular, among the proven techniques available for processing thin films in integrated circuit (ICs) manufacturing processes, chemical vapor deposition (CVD) is often used in commercialized processes. Atomic layer deposition (ALD), a variant of CVD, is now known as a promising superior method to achieve uniformity, excellent step coverage and cost effective scalability to increase substrate size. .

이러한 신공정인 ALD 공정 시스템에서는 공정 웨이퍼의 크기 증가에 따라 배기 가스량이 증가된다. 이러한 공정 부산물의 증가는 공정 시스템에서 배기가스를 배출시키기 위한 배기 펌프 동작에 영향을 미치고, 배기 펌프의 유지 보수로 인해 메인 공정 프로세스에 악영향을 미치게 된다.In the ALD process system, which is a new process, the amount of exhaust gas increases as the size of the process wafer increases. The increase of these process by-products affects the operation of the exhaust pump for discharging exhaust gas from the process system, and the maintenance of the exhaust pump adversely affects the main process process.

본 발명은 반도체 공정 등에서 발생하는 공정 부산물을 효과적으로 제거하기 위한 플라즈마 발생 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a plasma generating apparatus for effectively removing process by-products generated in a semiconductor process or the like.

본 발명은 상기 플라즈마 발생 장치를 채용한 배기 가스 처리 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an exhaust gas treatment apparatus employing the plasma generating apparatus.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 내부에 플라즈마 형성 공간을 제공하는 반응기, 상기 반응기 내부로 가스가 주입되는 경로를 제공하는 주입구, 상기 반응기의 가스가 배출되는 배출구, 및 상기 주입구 근처의 상기 반응기 내에 제공되어 상기 반응기 내로 주입되는 가스의 이동 방향을 변경하는 격벽 부재를 포함한다. 상기 격벽 부재는 상기 반응기 내 소정 영역으로 상기 가스의 이동이 최소화시킬 수 있다.A plasma generating device according to an embodiment of the present invention includes a reactor providing a plasma forming space therein, an inlet providing a path through which gas is injected into the reactor, an outlet through which the gas of the reactor is discharged, and a vicinity of the inlet. and a partition member provided in the reactor to change a movement direction of the gas injected into the reactor. The partition member may minimize movement of the gas to a predetermined region within the reactor.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 형성 공간은 적어도 일부가 소정 축을 기준으로 회전된 토로이드의 일부에 대응하는 형상을 가지며, 상기 격벽 부재는 상기 유로들이 상기 축에 교차하는 방향으로 분리시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, at least a portion of the plasma forming space has a shape corresponding to a portion of the toroid rotated with respect to a predetermined axis, and the partition member is configured to separate the flow paths in a direction crossing the axis. can

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 격벽 부재는 양단이 상기 반응기의 내측면에 접할 수 있다.In one embodiment of the present invention, both ends of the partition member may be in contact with the inner surface of the reactor.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 격벽 부재는 평면 상에서 볼 때 곡선 또는 곡선과 직선으로 이루어진 닫힌 도형으로 이루어질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the barrier rib member may have a curved shape or a closed figure composed of a curved line and a straight line when viewed in a plan view.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 격벽 부재는 상기 주입구를 향하는 방향으로 볼록하거나 오목할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the partition member may be convex or concave in a direction toward the injection port.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 격벽 부재의 오목하거나 볼록한 부분은 상기 축에 평행한 방향으로 연장될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the concave or convex portion of the partition member may extend in a direction parallel to the axis.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 격벽 부재는 상기 반응기로부터 탈착 가능할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the partition member may be detachable from the reactor.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 격벽 부재는 상기 주입구 방향에서 보았을 때, 다각형 또는 타원형일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the partition member may have a polygonal or elliptical shape when viewed from the injection hole direction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응기는 상기 주입구를 기준으로 상기 축에 수직한 방향으로 양 갈래로 갈라진 제1 및 제2 가지부들을 포함하며, 상기 격벽 부재는 가스가 상기 제1 및 제2 가지부들로 이동하도록 가이드 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the reactor includes first and second branch portions that are bifurcated in a direction perpendicular to the axis with respect to the inlet, and the barrier rib member allows gas to pass through the first and second branches. It can be guided to move to two branches.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 가지부들은 상기 주입구와 평행한 방향으로 각각 연장되는 제1 및 제2 평행부들, 상기 주입구와 상기 제1 평행부를 연결하는 제1 어깨부, 및 상기 주입구와 상기 제2 평행부를 연결하는 제2 어깨부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 어깨부들에 있어서 상기 플라즈마 형성 공간에 접하는 내측면은 대응하는 각각의 제1 및 제2 평행부 대비 플라즈마 채널로부터의 이격 거리가 멀 수 있다.In an embodiment of the present invention, the first and second branch portions are first and second parallel portions extending in a direction parallel to the injection hole, respectively, and a first shoulder portion connecting the injection hole and the first parallel portion , and a second shoulder connecting the injection hole and the second parallel portion, wherein in the first and second shoulder portions, inner surfaces in contact with the plasma forming space are in contrast to the corresponding first and second parallel portions, respectively. The separation distance from the plasma channel may be large.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 어깨부들에 있어서 상기 플라즈마 형성 공간에 접하는 내측면은 직각형, 돔형, 경사형 중 적어도 하나에 대응할 수 있다.In one embodiment of the present invention, inner surfaces of the first and second shoulders in contact with the plasma forming space may correspond to at least one of a right-angle shape, a dome shape, and an inclined shape.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주입구의 단면적은 상기 제1 및 제2 평행부 각각의 단면적보다 크고, 상기 제1 연결부의 단면적과 상기 제2 평행부의 단면적의 합보다 작거나 같을 수 있다.In an embodiment of the present invention, a cross-sectional area of the injection hole may be greater than a cross-sectional area of each of the first and second parallel portions, and may be smaller than or equal to a sum of the cross-sectional area of the first connection portion and the cross-sectional area of the second parallel portion.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주입구의 단면적은 상기 평행부의 연장 방향과 평행한 방향에 대한 상기 제1 및 제2 어깨부 각각의 단면적보다 크고, 상기 평행부의 연장 방향과 평행한 방향에 대한 상기 제1 어깨부의 단면적 및 상기 제2 제2 어깨부의 단면적의 합보다 작거나 같을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cross-sectional area of the injection hole is larger than the cross-sectional area of each of the first and second shoulders in a direction parallel to the extending direction of the parallel part, It may be less than or equal to the sum of the cross-sectional area of the first shoulder and the cross-sectional area of the second second shoulder.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 가지부에 절연부를 사이에 두고 연결되며 포집 공간을 제공하는 포집기, 및 상기 반응기는 상기 포집기 내에 제공되며 상기 제1 및 제2 가지부에 상기 절연부를 사이에 두고 연결되어 상기 플라즈마 형성 공간을 형성하는 출구 하우징을 더 포함하며, 상기 배출구는 상기 포집기 내에 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a collector connected to the first and second branches with an insulating part interposed therebetween to provide a collection space, and the reactor are provided in the collector and are provided in the first and second branches It further includes an outlet housing connected with the insulating part therebetween to form the plasma forming space, and the outlet may be disposed in the collector.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 출구 하우징에 연결되어 상기 플라즈마 형성 공간에 오존 가스를 제공하는 오존 가스 공급 라인을 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, an ozone gas supply line connected to the outlet housing to provide ozone gas to the plasma formation space may be further included.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배출구는 하나의 개구 또는 다수의 개구를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the outlet may have one opening or a plurality of openings.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 포집기는 상기 포집 공간 내에 제공되어 상기 가스의 유로를 가이드하는 유로 가이드를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the collector may further include a flow guide provided in the collection space to guide the flow path of the gas.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응기는 다수 개의 블록이 용접되어 형성되거나 정밀 주조법으로 분리되지 않는 일체로 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the reactor may be formed by welding a plurality of blocks or integrally formed without being separated by precision casting.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 내부에 플라즈마 형성 공간을 제공하며 상기 플라즈마 형성 공간으로 가스를 제공하는 주입구에 연결된 반응기에 있어서, 상기 주입구 근처의 상기 반응기 내에 제공되어 상기 주입구 근처의 상기 플라즈마 형성 공간을 다수 개의 공간으로 분리하는 격벽 부재를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in a reactor that provides a plasma forming space therein and is connected to an inlet for providing gas to the plasma forming space, it is provided in the reactor near the inlet to provide the plasma forming space near the inlet. It may include a partition member separating the space into a plurality of spaces.

본 발명의 일 실시예는 배기 가스 처리 장치를 포함하며, 배기 가스 처리 장치는 공정 챔버, 및 상기 공정 챔버에 연결된 플라즈마 발생 장치를 포함할 수 있다.An embodiment of the present invention includes an exhaust gas processing apparatus, and the exhaust gas processing apparatus may include a process chamber and a plasma generating apparatus connected to the process chamber.

본 발명의 일 실시예는 반도체 공정 등에서 발생하는 공정 부산물을 효과적으로 제거하기 위한 플라즈마 발생 장치를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a plasma generating apparatus for effectively removing process by-products generated in a semiconductor process or the like.

본 발명은 상기 플라즈마 발생 장치를 채용한 배기 가스 처리 장치를 제공한다.The present invention provides an exhaust gas treatment device employing the plasma generating device.

본 발명은 상기 플라즈마 발생 장치에 적용되는 반응기를 제공한다. The present invention provides a reactor applied to the plasma generating device.

도 1은 플라즈마 발생장치의 원리를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 발생 장치의 일부를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 격벽 부재를 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 격벽 부재를 도시한 평면도이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 일 실시예에 따른 어깨부의 단면을 도시한 것으로서, 도 2의 P1 부분에 대응하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출구를 도시한 것이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 기존의 플라즈마 발생 장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치에 있어서의 가스의 이동 방향을 도시한 것으로서, 반응기를 전면에서 바라본 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예들에 따른 배기 가스 처리 장치를 도시한 개략도이다.1 is a conceptual diagram schematically illustrating the principle of a plasma generator.
FIG. 2 shows a part of the plasma generating apparatus of FIG. 1 .
3A and 3B show a partition member according to an embodiment of the present invention.
4A to 4C are plan views illustrating a partition member according to an embodiment of the present invention.
5A to 5F are views illustrating a cross-section of a shoulder portion according to an embodiment of the present invention, and are views corresponding to a portion P1 of FIG. 2 .
6 shows an outlet according to an embodiment of the present invention.
7A and 7B are cross-sectional views of the reactor as viewed from the front as showing the movement direction of gas in the conventional plasma generating apparatus and the plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention, respectively.
8 is a schematic diagram illustrating an exhaust gas treatment apparatus according to embodiments of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 일 실시예는 반도체 공정 등에 사용되는 것으로서, 플라즈마 발생 장치에 사용되는 반응기, 상기 반응기를 포함한 플라즈마 발생 장치, 및 플라즈마 발생 장치를 채용한 배기 가스 처리 장치에 관한 것이다. An embodiment of the present invention relates to a reactor used in a plasma generating apparatus, a plasma generating apparatus including the reactor, and an exhaust gas treatment apparatus employing the plasma generating apparatus as used in a semiconductor process or the like.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 플라즈마는 가스와 연관된 대전 입자의 집합을 포함하는 물질, 또는 물질의 상태를 의미한다. 여기서 사용되는 것에 따르면, 플라즈마는 라디칼과 같이 이온화된 종, 이온화된 종과 결합된 중성자 및/또는 분자를 포함할 수 있다. 반응기 내의 물질은, 점화 후, 플라즈마 상태에서 종으로 단독해서 구성되어 있는 그러한 물질에 한정되지 않으며 모두 플라즈마로 지칭한다. In one embodiment of the present invention, plasma refers to a substance, or a state of matter, comprising a collection of charged particles associated with a gas. As used herein, a plasma may include ionized species such as radicals, neutrons and/or molecules bound to the ionized species. The material in the reactor, after ignition, is not limited to those materials that solely consist of species in a plasma state, all referred to as plasma.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 반응기는 가스 및/또는 플라즈마를 포함하고 내부에서 플라즈마가 점화 및/또는 지속될 수 있는 컨테이너 또는 컨테이너의 일부를 의미한다. 반응기는 플라즈마 발생 장치에 포함되는 다양한 다른 부품, 예를 들어, 발전기와 냉각 부품과 같은 다른 부품들과 결합될 수 있다. 반응기는 다양한 형상을 갖는 채널을 한정할 수 있다. 예를 들면, 채널은 선 형상을 가질 수 있고, 또는 고리 형상(토로이드형 플라즈마를 제공하기 위함)을 가질 수 있다. In one embodiment of the present invention, a reactor means a container or part of a container that contains a gas and/or plasma and within which the plasma can be ignited and/or sustained. The reactor may be combined with various other components included in the plasma generating device, for example, other components such as generators and cooling components. The reactor may define channels having various shapes. For example, the channel may have a linear shape, or it may have an annular shape (to provide a toroidal plasma).

플라즈마 발생 장치는 반도체 공정을 위한 공정 챔버의 전단 또는 후단에 배치되는 것일 수 있다. 반도체 공정을 위한 공정 챔버는 기판의 식각, 증착, 세정 공정 등을 수행하기 위한 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 플라즈마 발생 장치는 공정 챔버의 후단에 배치되어 공정 챔버로부터 발생하는 배기가스를 처리하기 위한 것일 수 있다.The plasma generating apparatus may be disposed at a front or rear end of a process chamber for a semiconductor process. The process chamber for the semiconductor process may be for performing etching, deposition, cleaning processes of a substrate, and the like. In one embodiment of the present invention, the plasma generating apparatus may be disposed at the rear end of the process chamber to treat exhaust gas generated from the process chamber.

본 발명의 일 실시예는 구체적으로는 장시간 구동이 가능한 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 플라즈마 발생 장치를 위주로 설명하였으나, 이중 일부 구성 요소, 예를 들어, 반응기와 같은 구성 요소는 본 발명의 개념에서 벗어나지 않는 이상 다른 장치에 채용되어 사용될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서는 TCP(transformer coupled plasma) 타입의 플라즈마 발생 장치를 설명하나 반응기는 다른 타입(Capacitively Coupled Plasma, Inductively Coupled Plasma)의 플라즈마 발생 장치에 채용될 수도 있음은 물론이다.One embodiment of the present invention specifically relates to a plasma generating device that can be driven for a long time. Hereinafter, the plasma generating device has been mainly described for convenience of explanation, but some of these components, for example, a reactor, may be employed and used in other devices without departing from the concept of the present invention. For example, in an embodiment of the present invention, a TCP (transformer coupled plasma) type plasma generating device is described, but the reactor may be employed in another type (Capacitively Coupled Plasma, Inductively Coupled Plasma) plasma generating device of course. .

도 1은 플라즈마 발생장치의 원리를 개략적으로 도시한 개념도이다. 도 2는 도 1의 플라즈마 발생 장치의 일부를 도시한 것이다. 여기서, 도 1은 설명의 편의를 위해 포집기 부분이 생략되었으며, 도 2는 전원 공급부가 생략되었다. 1 is a conceptual diagram schematically illustrating the principle of a plasma generator. FIG. 2 shows a part of the plasma generating apparatus of FIG. 1 . Here, in FIG. 1, the collector part is omitted for convenience of description, and in FIG. 2, the power supply part is omitted.

도 1 및 도 2를 참조하면, 플라즈마 발생 장치(10)는 반응기(110), 변압기(150), 전원 공급부(180), 격벽 부재(160), 및 포집기(170)를 포함할 수 있다.1 and 2 , the plasma generating device 10 may include a reactor 110 , a transformer 150 , a power supply unit 180 , a partition member 160 , and a collector 170 .

반응기(110)는 플라즈마 발생 장치(10)의 주요 구성으로서, 플라즈마 채널(133)을 형성하는 내부 공간(130)을 제공하는 반응기(110)와, 반응기 내부로 가스가 주입되는 경로를 제공하는 주입구(119a)와, 반응기의 타측에 제공되며 가스가 배출되는 배출구(119b)를 포함한다.The reactor 110 is a main component of the plasma generating device 10 , and includes a reactor 110 providing an internal space 130 forming a plasma channel 133 , and an inlet providing a path through which gas is injected into the reactor. (119a), and is provided on the other side of the reactor and includes an outlet (119b) through which the gas is discharged.

반응기(110)는 플라즈마 채널을 형성하는 내부 공간(130; 이하, 반응기 내부 공간, 플라즈마 채널 공간, 플라즈마 형성 공간 등으로 지칭된다)을 갖도록 내부가 비어있는 구조로 제공된다. 내부 공간(130)은 적어도 일부가 소정 축을 기준으로 회전된 토로이드 형상을 갖는다. The reactor 110 is provided in a structure with an empty interior so as to have an internal space 130 (hereinafter, referred to as a reactor internal space, plasma channel space, plasma formation space, etc.) forming a plasma channel. The inner space 130 has a toroidal shape at least a portion of which is rotated based on a predetermined axis.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 반응기(110)는 토로이드 형상 또는 토로이드 형상의 일부를 갖는 내부 공간을 제공하는 것으로 족하며 외부 형상은 다양할 수 있다. 예를 들어, 반응기 형상도 내부와 비슷하게 토로이드 형상으로 제공될 수도 있고, 내부에는 토로이드 형상의 공간을 가지나 외부 형상은 다수 개의 정육면체 블록으로 이루어진 형상을 가질 수도 있다. 반응기는 다수 개의 블록이 용접되어 형성될 수 있다. 반응기는 또는 정밀 주조법과 같은 방법으로 하나의 분리되지 않는 일체로 형성될 수도 있다.In one embodiment of the present invention, the reactor 110 suffices to provide an internal space having a toroidal shape or a portion of the toroidal shape, and the external shape may vary. For example, the reactor shape may also be provided in a toroidal shape similar to the inside, and may have a toroidal space inside, but the external shape may have a shape consisting of a plurality of cube blocks. The reactor may be formed by welding a plurality of blocks. The reactor may also be formed as a single, non-separable integral piece by a method such as precision casting.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 반응기(110)의 내부 공간(130), 즉 플라즈마 형성 공간은 적어도 일부가 소정 축(예를 들어, z축)을 기준으로 회전된 토로이드 형태를 가질 때, 상기 토로이드의 단면의 중심을 잇는 선이 이루는 평면은 상기 소정 축에 교차하는 평면과 평행할 수 있다. 상기 토로이드의 단면의 중심을 잇는 선이 이루는 평면은 x-y 평면에 배치될 수 있다. In one embodiment of the present invention, when at least a portion of the internal space 130 of the reactor 110, that is, the plasma formation space, has a toroidal shape rotated based on a predetermined axis (eg, z-axis), A plane formed by a line connecting the centers of the cross-sections of the toroid may be parallel to a plane intersecting the predetermined axis. A plane formed by a line connecting the centers of the cross-sections of the toroid may be disposed on an x-y plane.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 반응기 내부 공간이 토로이드 형상이라는 의미는 반응기 내부 공간이 전체적으로 보아 토로이드 형상, 즉 고리 형상이라는 의미이며, 일부분이 변형되어 일 방향으로 연장된 형태를 갖는 등의 변형된 형상까지도 포함한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 토로이드는 소정 방향, 예를 들어, y축 방향으로 늘어난 형태를 가질 수도 있다. 도 2에서 지면에서 뚫고 나오는 방향이 z 방향에 해당한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 도 2에 도시된 방향을 기준으로 설명한다.In one embodiment of the present invention, the meaning that the reactor internal space has a toroidal shape means that the reactor internal space has a toroidal shape, that is, a ring shape when viewed as a whole, and a portion is deformed to have a shape extending in one direction, etc. It includes even deformed shapes. For example, as shown in FIG. 2 , the toroid may have a shape extending in a predetermined direction, for example, the y-axis direction. In FIG. 2 , a direction protruding from the ground corresponds to the z direction. Hereinafter, for convenience of description, the direction shown in FIG. 2 will be described.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 플라즈마 채널(133)은 한정된 부피를 가지며 반응기에 의해 둘러싸인다. 플라즈마 채널(133)은 가스 및/또는 플라즈마를 포함할 수 있고, 가스 종 및 플라즈마 종을 받거나 이송하기 위하여 반응기의 하나 이상의 유입구와 하나 이상의 유출구를 통해 교환될 수 있다. 플라즈마 채널(133)은 소정의 길이를 가지는 바, 여기서 플라즈마 채널(133)의 길이는 플라즈마가 존재할 수 있는 총 경로의 길이를 의미한다. In one embodiment of the present invention, the plasma channel 133 has a defined volume and is surrounded by a reactor. Plasma channel 133 may contain gas and/or plasma and may be exchanged through one or more inlets and one or more outlets of the reactor to receive or transport gaseous species and plasma species. The plasma channel 133 has a predetermined length, where the length of the plasma channel 133 means the length of a total path through which plasma may exist.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 플라즈마 발생 장치는 채널 내에 직류 또는 교류 전기장를 인가하는 수단을 포함할 수 있으며, 상기 전기장을 이용하여 플라즈마 채널(133) 내에서 플라즈마를 유지할 수 있고, 단독으로 또는 다른 수단과 협력하여 플라즈마 채널(133) 내의 플라즈마를 점화할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the plasma generating device may include means for applying a direct current or alternating current electric field in the channel, and maintain the plasma in the plasma channel 133 by using the electric field, alone or in other In cooperation with the means may ignite the plasma in the plasma channel 133 .

반응기(110)의 일측 및 타측에는, 플라즈마 채널 형성 공간(130)으로 공급되는 가스가 주입되는 주입구(119a) 및 플라즈마 채널 형성 공간(130)으로부터 외부로 가스가 배출되는 배출구(119b)가 설치된다.At one side and the other side of the reactor 110 , an inlet 119a through which gas supplied to the plasma channel forming space 130 is injected and an outlet 119b through which gas is discharged from the plasma channel forming space 130 are installed. .

주입구(119a)는 내부 공간(130)으로 가스를 공급하기 위한 것이며, 배출구(119b)는 주입구(119a)와 이격되며 플라즈마 채널 형성 공간(130)으로부터 가스를 배출한다. The inlet 119a is for supplying gas to the inner space 130 , and the outlet 119b is spaced apart from the inlet 119a and discharges gas from the plasma channel forming space 130 .

도면에 있어서, 주입구(119a)에서의 가스의 이동 방향은 IN으로 표시하였으며, 배출구(119b)에서의 가스의 이동 방향은 OUT으로 표시되었으며, 화살표로 가스의 이동 방향이 표시되었다.In the drawing, the movement direction of the gas in the inlet 119a is indicated by IN, the movement direction of the gas in the outlet 119b is indicated by OUT, and the movement direction of the gas is indicated by an arrow.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 주입구(119a)와 배출구(119b)는 반응기(110) 상에 서로 이격되는 한도 내에서 상하, 좌우 등 다양한 위치에 배치될 수 있다. 이때, 주입구 및 배출구는 모두 z축에 교차되는 방향을 향할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 반응기(110)는 포집기(170)에 연결될 수 있으며, 배출구(119b)는 후술할 포집기(170) 내에 배치될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.In one embodiment of the present invention, the inlet (119a) and the outlet (119b) may be disposed in various positions, such as up and down, left and right, within the limit spaced apart from each other on the reactor (110). In this case, both the inlet and the outlet may face a direction crossing the z-axis. In one embodiment of the present invention, the reactor 110 may be connected to the collector 170, and the outlet 119b may be disposed in the collector 170 to be described later. This will be described later.

주입구(119a)와 배출구(119b)는 플라즈마 발생 장치(10)를 이루는 다른 추가적인 구성요소에 연결될 수 있으며, 예를 들어 주입구(119a)의 일단은 가스를 공급하는 포어 라인(FL)에 연결될 수 있으며, 배출구(119b)의 타단은 믹싱 챔버나 포집기(170)에 연결될 수 있다. 또한 주입구(119a)와 배출구(119b)에는 다른 구성 요소와의 사이에, 주입구(119a)와 배출구(119b)와 다른 구성 요소를 연결하기 위한 별도의 연결 부재(예를 들어, 어댑터라고 지칭하는 것)가 제공될 수 있다.The inlet 119a and the outlet 119b may be connected to other additional components constituting the plasma generating device 10, for example, one end of the inlet 119a may be connected to a foreline FL for supplying gas, , the other end of the outlet 119b may be connected to the mixing chamber or the collector 170. In addition, the inlet 119a and the outlet 119b have a separate connecting member for connecting the inlet 119a and the outlet 119b and other components between the other components (for example, referred to as an adapter) ) can be provided.

또한 반응기(110)에는 플라즈마 방전을 점화하기 위한 점화기(140)가 제공될 수 있다. 본 발명에 있어서, 점화는 플라즈마를 형성하기 위하여 가스 내의 초기 붕괴의 원인이 되는 공정이다. 상기 점화기(140)는 다양한 위치에 배치될 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 주입구(119a) 근처에 배치될 수 있다.In addition, the reactor 110 may be provided with an igniter 140 for igniting the plasma discharge. In the present invention, ignition is the process responsible for the initial collapse in the gas to form a plasma. The igniter 140 may be disposed in various positions, but in an embodiment of the present invention may be disposed near the injection hole 119a.

반응기 (110)는 도전성 재료 또는 비도전성 재료로 이루어질 수 있다. 반응기 (110)가 도전성 재료로 이루어지는 경우 다양한 금속성 재료 또는 피복된 금속성 재료로 제조될 수 있다. 상기 반응기(110)는 예를 들어, 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속성 재료, 또는 양극 산화처리된 알루미늄, 니켈 도금된 알루미늄 등으로 제조될 수 있다. 상기 반응기(110)가 비도전성 재료로 이루어지는 경우, 다양한 재료, 예를 들어, 석영, 사파이어, 가압된 알루미나, 및/또는 다른 유전체 등과 같은 절연 물질로 제조될 수 있다. 또는 반응기(110)는 복합 소재, 예를 들어, 탄소나노튜브와 공유결합된 알루미늄으로 구성되는 복합체로 제조될 수도 있다. 여기서, 반응기(110)는 연직 방향으로 가스 주입 및 배출이 이루어지는 형태(즉, 수직형 반응기) 또는 연직 방향의 직교하여 가스 주입 및 배출이 이루어지는 형태(즉, 수평형 반응기)일 수 있다.Reactor 110 may be made of a conductive material or a non-conductive material. When the reactor 110 is made of a conductive material, it may be made of various metallic materials or coated metallic materials. The reactor 110 may be made of, for example, a metallic material such as aluminum, stainless steel, copper, or anodized aluminum, nickel-plated aluminum, or the like. When the reactor 110 is made of a non-conductive material, it may be made of a variety of materials, for example, an insulating material such as quartz, sapphire, pressurized alumina, and/or other dielectric materials. Alternatively, the reactor 110 may be made of a composite material, for example, a composite consisting of aluminum covalently bonded to carbon nanotubes. Here, the reactor 110 may be a form in which gas is injected and discharged in a vertical direction (ie, a vertical reactor) or a type in which gas is injected and discharged orthogonally to a vertical direction (ie, a horizontal type reactor).

본 발명의 일 실시예에 있어서, 반응기(110)에는 절연부(120)가 제공될 수 있다. 절연부(120)는 반응기(110)가 도전성 재료로 이루어진 경우 유도된 전류가 반응기(110)에 흐르는 것을 방지하기 위한 것으로서, 전기적 절연을 위해 제공될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the reactor 110 may be provided with an insulating part 120 . The insulating part 120 is for preventing the induced current from flowing in the reactor 110 when the reactor 110 is made of a conductive material, and may be provided for electrical insulation.

반응기(110)는 주입구(119a)를 기준으로 축에 수직한 방향으로 양 갈래로 갈라진 제1 및 제2 가지부들(110a, 110b)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 주입구(119a)를 통해 유입된 가스가 두 유로로 분지된 후, 하부에서 두 유로가 합쳐져 배출부(170b)를 통해 배출될 수 있다.The reactor 110 may include first and second branch portions 110a and 110b that are bifurcated in a direction perpendicular to the axis with respect to the inlet 119a. Accordingly, after the gas introduced through the inlet 119a is branched into two flow paths, the two flow paths may be combined at the bottom to be discharged through the discharge unit 170b.

제1 가지부(110a)는 주입구(119a)로 주입되는 가스의 유로와 평행한 방향으로 연장된 제1 평행부(111a)와, 주입구(119a)와 제1 평행부(111a)를 연결하는 제1 어깨부(113a)를 포함한다. 제2 가지부(110b)는 주입구(119a)로 주입되는 가스의 유로와 평행한 방향으로 연장된 제2 평행부(111b)와, 주입구(119a)와 제2 평행부(111b)를 연결하는 제2 어깨부(113b)를 포함한다. 여기서, 주입구(119a)는 하방으로 연장된 형태를 가질 수 있으며, 주입구(119a)의 연장 방향에 따라 그 내부에서 이동하는 가스의 평균적인 이동 방향이 결정되므로, 주입구(119a)의 연장 방향과 주입구(119a) 내를 이동하는 가스의 이동 방향은 실질적으로 동일하다고 볼 수 있다. 그러나, 이러한 가스의 이동 방향은 완전히 동일하지 않을 수 있으며 일부 구간에서 다른 방향으로 진행할 수 있다.The first branch portion 110a includes a first parallel portion 111a extending in a direction parallel to the flow path of the gas injected into the injection hole 119a, and a first parallel portion connecting the injection hole 119a and the first parallel portion 111a. 1 including a shoulder portion 113a. The second branch portion 110b includes a second parallel portion 111b extending in a direction parallel to the flow path of the gas injected into the injection hole 119a, and a second parallel portion connecting the injection hole 119a and the second parallel portion 111b. 2 It includes a shoulder portion (113b). Here, the injection hole 119a may have a downwardly extending form, and since the average movement direction of the gas moving therein is determined according to the extension direction of the injection hole 119a, the extension direction of the injection hole 119a and the injection hole It can be seen that the movement direction of the gas moving in (119a) is substantially the same. However, the direction of movement of these gases may not be exactly the same and may proceed in different directions in some sections.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 주입구(119a)와, 제1 팽행부(111a) 및 제2 평행부(111b) 각각의 직경은 그 내부를 흐르는 가스의 유량 및 컨덕턴스가 효율적으로 제어되도록 소정의 크기로 제공된다. In one embodiment of the present invention, the diameter of each of the injection port 119a, the first parallel portion 111a and the second parallel portion 111b is predetermined so that the flow rate and conductance of the gas flowing therein are efficiently controlled. available in size.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 주입구(119a)의 단면적(A)은 제1 및 제2 평행부(111a, 111b) 각각의 단면적(B1, B2)보다 크고, 제1 평행부(113a)의 단면적(B1)과 제2 평행부(B2)의 단면적의 합보다 작거나 같을 수 있다. 또한, 주입구(119a)의 단면적(A)은 제1 및 제2 평행부(B1, B2)의 연장 방향과 평행한 방향에 대한 제1 및 제2 어깨부(113a, 113b) 각각의 단면적(C1, C2)보다 크고, 제1 및 제2 평행부(111a, 111b)의 연장 방향과 평행한 방향에 대한 제1 어깨부(113a)의 단면적(C1) 및 상기 제2 어깨부(113b)의 단면적(C2)의 합보다 작거나 같을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the cross-sectional area (A) of the injection hole (119a) is larger than the cross-sectional areas (B1, B2) of each of the first and second parallel parts (111a, 111b), the first parallel part (113a) It may be less than or equal to the sum of the cross-sectional area B1 and the cross-sectional area of the second parallel portion B2. In addition, the cross-sectional area A of the injection hole 119a is the cross-sectional area C1 of each of the first and second shoulder portions 113a and 113b in a direction parallel to the extending direction of the first and second parallel portions B1 and B2. , C2) and the cross-sectional area C1 of the first shoulder 113a and the cross-sectional area of the second shoulder 113b in a direction parallel to the extending direction of the first and second parallel portions 111a and 111b It may be less than or equal to the sum of (C2).

본 실시예에 있어서, 주입구(119a)의 단면적(A)은 주입구(119a)의 연장 방향에 수직한 단면 또는 주입구(119a) 내에 가스의 유로가 형성될 때 유로와 수직한 단면의 면적일 수 있다. 제1 및 제2 평행부(111a, 111b)의 단면적(B1, B2) 또한 각각 제1 및 제2 평행부(111a, 111b)의 연장 방향에 수직한 단면 또는 제1 및 제2 평행부(111a, 111b) 내에 가스의 유로가 형성될 때 상기 유로와 수직한 단면의 면적일 수 있다. 제1 및 제2 어깨부(113a, 113b)의 단면적도 제1 및 제2 어깨부(113a, 113b) 내에 가스의 유로가 형성될 때 상기 유로와 수직한 단면의 면적일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 어깨부(113a, 113b)의 단면적(C1, C2)은 제1 및 제2 어깨부(113a, 113b)의 형상에 따라 변경될 수 있으며, 편의상 제1 및 제2 평행부(111a, 111b)가 시작되는 지점의 내측면으로부터 바로 위 상측에 배치된 내측면까지의 제1 및 제2 어깨부(113a, 113b)를 절단하였을 때의 면적을 단면적으로 설정할 수도 있다. In this embodiment, the cross-sectional area A of the inlet 119a may be a cross-section perpendicular to the extending direction of the inlet 119a or an area of a cross-section perpendicular to the flow path when the gas flow path is formed in the inlet 119a. . The cross-sectional areas B1 and B2 of the first and second parallel portions 111a and 111b are also perpendicular to the extending directions of the first and second parallel portions 111a and 111b, respectively, or the first and second parallel portions 111a , 111b) may be an area of a cross-section perpendicular to the flow path when the gas flow path is formed in the flow path. The cross-sectional area of the first and second shoulder portions 113a and 113b may also be the area of a cross-section perpendicular to the flow passage when the gas passage is formed in the first and second shoulder portions 113a and 113b. In an embodiment of the present invention, the cross-sectional areas C1 and C2 of the first and second shoulders 113a and 113b may be changed according to the shapes of the first and second shoulders 113a and 113b, For convenience, the area when the first and second shoulder portions 113a and 113b are cut from the inner surface of the starting point of the first and second parallel portions 111a and 111b to the inner surface disposed immediately above and above It can also be set in cross section.

그 결과, 상기 제1 및 제2 어깨부(113a, 113b)에 있어서 상기 플라즈마 형성 공간(130)에 접하는 내측면은 대응하는 각각의 제1 및 제2 평행부(111a, 111b) 대비 플라즈마 채널로부터의 이격 거리가 멀 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기(110)는 각 부분에서의 단면적에 대해 A≤B1+B2 및 A≤C1+C2를 만족한다. 또한, 반응기 내부에서 적어도 A=B1+B2 또는 C1+C2일 수 있다. As a result, in the first and second shoulder portions 113a and 113b, the inner surface in contact with the plasma forming space 130 is formed from the plasma channel with respect to the corresponding first and second parallel portions 111a and 111b, respectively. may be far apart. In addition, the reactor 110 according to an embodiment of the present invention satisfies A≤B1+B2 and A≤C1+C2 with respect to a cross-sectional area at each part. Also, it may be at least A=B1+B2 or C1+C2 inside the reactor.

이에 더해, 주입구(119a)에 포어 라인(FL)이 추가적으로 연결되는 경우, 주입구(119a)의 단면적과 포어 라인(FL)의 단면적은 실질적으로 서로 같을 수 있다. 그러나 포어 라인(FL)의 단면적은 이에 한정되는 것은 아니며 주입구(119a)보다 더 크거나 더 작은 단면적을 가질 수도 있다. 다만, 이 경우에도 반응기(110)에 있어서 내부 단면적이 원형인 경우 제1 평행부(111a), 제2 평행부(111b), 제1 어깨부(113a), 제2 어깨부(113b)의 각각의 반경은 (포어 라인 반경/

)와 같거나 더 클 수 있다.In addition, when the foreline FL is additionally connected to the injection hole 119a, the cross-sectional area of the injection hole 119a and the cross-sectional area of the foreline FL may be substantially equal to each other. However, the cross-sectional area of the foreline FL is not limited thereto, and may have a larger or smaller cross-sectional area than the injection hole 119a. However, even in this case, when the internal cross-sectional area of the reactor 110 is circular, each of the first parallel part 111a, the second parallel part 111b, the first shoulder part 113a, and the second shoulder part 113b The radius of (foreline radius/

) can be equal to or greater than

변압기(150)는 반응기(110)에 설치된다. 변압기(150)는 반응기(110) 내부의 플라즈마 채널 형성 공간(130) 내에 플라즈마의 발생을 위한 유도 기전력을 제공한다. 이를 위해 변압기(150)는 마그네틱 코어(151) 및 마그네틱 코어(151)에 권선되는 일차 권선 코일(153)을 포함할 수 있다. 마그네틱 코어(151)는 페라이트 마그네틱 코어일 수 있다. 변압기(150)의 마그네틱 코어(151)는 플라즈마 방전 채널의 일부를 쇄교하도록 반응기(110)에 배치되고, 그 마그네틱 코어에 일차 권선 코일(153)이 권선될 수 있다. The transformer 150 is installed in the reactor 110 . The transformer 150 provides an induced electromotive force for the generation of plasma in the plasma channel forming space 130 inside the reactor 110 . To this end, the transformer 150 may include a magnetic core 151 and a primary winding coil 153 wound around the magnetic core 151 . The magnetic core 151 may be a ferrite magnetic core. The magnetic core 151 of the transformer 150 is disposed in the reactor 110 to link a part of the plasma discharge channel, and the primary winding coil 153 may be wound around the magnetic core.

일차 권선 코일(153)에는 배선(181)을 통해 전원 공급부(180)가 연결된다. 전원 공급부(180)는 RF 전원을 생성하는 RF 생성기(RF Generator), 임피던스 매칭을 위한 RF 매칭기(RF matcher)를 포함할 수 있다. 전원 공급부(180)는 권선 코일에 전원을 공급하여 구동한다. 일차 권선 코일이 구동되면 반응기(110) 내부의 플라즈마 방전 채널(133)이 이차 권선으로 기능하여 플라즈마 채널 형성 공간(130) 내에서 플라즈마가 방전될 수 있다. 마그네틱 코어(151)는 주입구(119a)와 배출구(119b) 사이의 토로이드에 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 마그네틱 코어(151)는 주입구(119a)의 양쪽으로 가스를 분기시키는 대칭형 구조의 우측과 좌측 각각에 일대일로 장착되는 대칭적 구조를 형성할 수 있다. 그러나, 마그네틱 코어(151)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니다.A power supply unit 180 is connected to the primary winding coil 153 through a wiring 181 . The power supply unit 180 may include an RF generator for generating RF power and an RF matcher for impedance matching. The power supply unit 180 is driven by supplying power to the winding coil. When the primary winding coil is driven, the plasma discharge channel 133 inside the reactor 110 functions as a secondary winding, so that plasma may be discharged in the plasma channel forming space 130 . The magnetic core 151 may be installed in the toroid between the inlet 119a and the outlet 119b. In one embodiment of the present invention, the magnetic core 151 may form a symmetrical structure that is mounted one-to-one on the right and left sides of the symmetrical structure for branching gas to both sides of the inlet 119a. However, the position of the magnetic core 151 is not limited thereto.

전술한 바와 같이, 반응기(110)는 변압기(150)를 이용한 TCP(Transformer Coupled Plasma) 방식으로 플라즈마를 생성할 수 있다. 그런데, 반응기(110)는 이에 한정되지 않고, CCP(Capacitively Coupled Plasma) 또는 ICP(Inductively Coupled Plasma) 방식으로 플라즈마를 생성할 수 있다.As described above, the reactor 110 may generate plasma in a TCP (Transformer Coupled Plasma) method using the transformer 150 . However, the reactor 110 is not limited thereto, and may generate plasma in a Capacitively Coupled Plasma (CCP) or Inductively Coupled Plasma (ICP) method.

도 2를 참조하여 플라즈마 발생기의 구조를 좀더 상세히 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치에 있어서, 반응기 내에는 반응기 내로 진행하는 가스의 유로를 제어하기 위한 격벽 부재가 제공된다. When the structure of the plasma generator is described in more detail with reference to FIG. 2 , in the plasma generator according to an embodiment of the present invention, a barrier rib member for controlling a flow path of a gas flowing into the reactor is provided in the reactor.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 격벽 부재를 도시한 것으로서, 도 3a는 반응기의 상부에서 바라본 도면이며, 도 3b는 반응기의 측부에서 바라본 도면이다. 도 3a는 y축 상에서 반응기 내부 쪽을 바라본 도면이며, 도 3b는 x축 상에서 반응기의 내부를 바라본 도면이다.3A and 3B are views illustrating a partition member according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a view from the top of the reactor, and FIG. 3B is a view from the side of the reactor. 3A is a view looking toward the inside of the reactor on the y-axis, and FIG. 3B is a view looking into the inside of the reactor on the x-axis.

도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 격벽 부재(160)는 주입구(119a) 근처의 반응기(110) 내에 제공되며, 주입구(119a) 근처의 플라즈마 형성 공간(130)을 적어도 두 개의 공간으로 분리한다. 격벽 부재(160)는 이를 통해, 가스가 적어도 두 개의 서로 다른 유로들로 진행하도록 하는 바, 예를 들어, 두 개의 서로 다른 유로가 반응기 내의 제1 및 제2 가지부들 방향으로 형성되도록 가이드한다.2, 3A and 3B, the partition member 160 is provided in the reactor 110 near the inlet 119a, and divides the plasma forming space 130 near the inlet 119a into at least two spaces. separate The barrier rib member 160 allows gas to flow through at least two different flow paths, for example, guides the two different flow paths to be formed in the direction of the first and second branches in the reactor.

격벽 부재(160)는 가스 및 주입구(119a) 쪽 공간에서 플라즈마와 가스와의 반응에 의해 발생한 이물질(중간 부산물; 예를 들어 파티클이나 점착성 물질)의 유로를 변경함으로써 반응기 내에 중간 부산물의 누적을 방지한다. The partition member 160 prevents the accumulation of intermediate by-products in the reactor by changing the flow path of the gas and foreign substances (intermediate by-products; for example, particles or adhesive substances) generated by the reaction between the plasma and the gas in the space toward the inlet 119a. do.

격벽 부재(160)는 양단이 반응기(110)의 내측면에 접하여 고정될 수 있다. 격벽 부재(160)는 탈착 가능할 수 있으며, 이 경우 분리되었을 때 주입구(119a)를 통해 밖으로 빼내거나, 다시 반응기(119a) 내부에 장착할 수 있다. 반응기(110) 내측벽에는 격벽 부재(160)를 고정하기 위한 걸림턱, 걸림홈, 기타 체결 부재가 제공될 수 있다.Both ends of the partition member 160 may be fixed in contact with the inner surface of the reactor 110 . The partition member 160 may be detachable, and in this case, when it is separated, it may be taken out through the inlet 119a or may be mounted inside the reactor 119a again. A locking protrusion, a locking groove, and other fastening members for fixing the partition member 160 may be provided on the inner wall of the reactor 110 .

격벽 부재(160)는 편평한 평면 상으로 제공될 수 있으나 주입구(119a)를 향하는 방향으로 볼록하거나 오목하게 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 격벽 부재(160)는 그 상면이, 편평한 단일 면을 갖도록 구성될 수도 있으나, 서로 다른 방향을 향하되 서로 연결된 두 면 이상을 갖도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 서로 인접한 두 상면은 소정의 각도를 이룰 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서는 격벽 부재(160)가 2개의 상면들을 가지며, 하나의 상면의 가장자리와 다른 하나의 상면의 가장자리가 서로 소정의 각도를 이루며 서로 연결된다. 상기 각도는 다양한 값을 가질 수 있다. 구체적으로, 격벽 부재(160)는 -, ^, ∨, ∩, ∪ ㅅ 등의 형상을 가질 수 있다.The partition member 160 may be provided on a flat plane, but may be provided convex or concave in a direction toward the injection hole 119a. In one embodiment of the present invention, the partition member 160 may be configured to have a single flat top surface thereof, but may be configured to have two or more surfaces connected to each other while facing different directions. In this case, two upper surfaces adjacent to each other may form a predetermined angle. For example, in an embodiment of the present invention, the partition member 160 has two upper surfaces, and the edge of one upper surface and the edge of the other upper surface are connected to each other at a predetermined angle. The angle may have various values. Specifically, the partition member 160 may have a shape such as -, ^, ∨, ∩, ∪ .

이때, 격벽 부재(160)의 오목하거나 볼록한 부분은 상기 반응기의 토로이드 형상을 기준으로 볼 때 토로이드의 축에 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 축을 중심으로 격벽 부재(160)가 양측으로 경사진 형상을 가지게 되며, 상기 경사진 방향을 따라 가스 및/또는 부산물이 이동하게 된다. 상기 가스 및/또는 부산물이 이동하는 방향은 토로이드의 축에 교차하는 방향 중 제1 및 제2 가지부들의 내부로 향하는 방향이다.In this case, the concave or convex portion of the partition member 160 may extend in a direction parallel to the axis of the toroid when viewed based on the shape of the toroid of the reactor. For example, the partition wall member 160 has a shape inclined to both sides about an axis, and gas and/or by-products move along the inclined direction. A direction in which the gas and/or by-products move is a direction toward the inside of the first and second branches among directions crossing the axis of the toroid.

예를 들어, 격벽 부재(160)는 격벽 부재(160)를 기준으로 상측과 하측으로 공간을 구분할 수 있다. 격벽 부재(160)가 볼록하거나 오목하게 형성되는 경우 볼록하거나 오목한 부분을 경계로 좌측과 우측으로 공간을 구분할 수 있다. For example, the partition member 160 may divide the space into upper and lower portions with respect to the partition member 160 . When the partition member 160 is formed to be convex or concave, the space may be divided into left and right sides with the convex or concave portion as a boundary.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 격벽 부재(160)가 공간을 구분하는 다양한 형상을 가지도록 제공되므로 격벽 부재(160)의 형상에 대응하여 구분된 공간으로 가스가 이동한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서는 가스는 격벽 부재(160)에 대응하여, 한 방향이 아닌 서로 다른 복수 개의 방향을 따라 반응기(110) 내부 공간(130), 특히 제1 및 제2 어깨부로 제공된다. In one embodiment of the present invention, since the barrier rib member 160 is provided to have various shapes for dividing the space, gas moves into the space divided according to the shape of the barrier rib member 160 . For example, in one embodiment of the present invention, the gas corresponds to the partition member 160, and the reactor 110 inner space 130, in particular, the first and second shoulders along a plurality of different directions instead of in one direction. provided as a supplement.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 격벽 부재(160)는 상부 방향에서 볼 때, 다양한 형상을 가질 수 있다. In one embodiment of the present invention, the partition member 160 may have various shapes when viewed from the upper direction.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 격벽 부재(160)를 도시한 평면도이다.4A to 4C are plan views illustrating a partition member 160 according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 격벽 부재(160)는 다양한 형상, 예를 들어 타원과 유사한 폐곡선으로 이루어진 형상이나 다각형으로 이루어질 수 있다. 격벽 부재(160)는 소정 라인(L)을 따라 대칭인 형상을 가질 수 있으며 소정 라인(L)에 대응하는 부분이 볼록한 부분 중 가장 튀어나온 부분이거나, 오목한 부분 중 가장 오목한 부분에 해당될 수 있다. 여기서, 상기 소정 라인(L)은 상술한 바와 같이 토로이드에서의 축에 대응하는 z축 방향을 따라 연장될 수 있다. 상기 소정 라인(L)의 양측은 x축의 양 방향일 수 있으며 주입구(119a)를 중심으로 대략적으로 제1 가지부와 제2 가지부가 갈라지는 방향에 해당한다.4A to 4C , the partition member 160 may have various shapes, for example, a shape made of a closed curve similar to an ellipse or a polygonal shape. The partition member 160 may have a symmetrical shape along a predetermined line L, and a portion corresponding to the predetermined line L may correspond to the most protruding portion among the convex portions or the most concave portion among the concave portions. . Here, the predetermined line L may extend along the z-axis direction corresponding to the axis of the toroid as described above. Both sides of the predetermined line L may be in both directions of the x-axis, and approximately correspond to a direction in which the first branch portion and the second branch portion are diverged with respect to the injection hole 119a.

그러나, 격벽 부재(160)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 이와 다른 형상, 예를 들어, 평면 상에서 볼 때 곡선으로만 이루어지거나 곡선과 직선으로 이루어진 닫힌 도형으로 이루어질 수도 있다. However, the shape of the partition member 160 is not limited thereto, and may be formed in a shape other than this, for example, a curved shape only or a closed shape comprised of curves and straight lines when viewed in a plan view.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 가스 및 반응기 입구쪽 공간에서 플라즈마와 가스와의 반응에 의해 발생한 이물질(중간 부산물; 예를 들어 파티클이나 점착성 물질)의 유로를 변경함으로써 반응기 내에 중간 부산물의 누적을 방지하기 위한 추가적인 구조를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the accumulation of intermediate by-products in the reactor is prevented by changing the flow path of gas and foreign substances (intermediate by-products; for example, particles or adhesive substances) generated by the reaction of plasma and gas in the space at the inlet side of the reactor. It may have an additional structure to prevent it.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 일 실시예에 따른 어깨부(예로서, 제2 어깨부(113b)로 표시함)의 단면을 도시한 것으로서, 도 2의 P1 부분에 대응하는 도면이다. 5A to 5F are views illustrating a cross-section of a shoulder (for example, denoted as a second shoulder 113b) according to an embodiment of the present invention, and are views corresponding to a portion P1 of FIG. 2 .

여기서, 도 5a는 일반적인 형태의 어깨부(113b)의 단면을 나타낸 것으로서, 내측면이 하향하는 곡선으로 이루어져 있으며, 이러한 형상은 플라즈마 채널의 형상과 대체적으로 일치한다. 본 발명의 일 실시예에서는 어깨부(113b)에 누적될 수 있는 이물질을 최소화하기 위해, 반응기 어깨부(113b)가 유로에서 벗어난 위치에 제공되도록 어깨부(113b)의 형상을 다양화할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 어깨부(113b)의 이물질의 적층이 심한 곳에서 어깨부(113b) 내측면을 다른 부분(예를 들어, 평행부)보다 플라즈마 채널로부터 더 먼 거리로 이격시킴으로써 이물질의 적층을 방지한다. 예를 들어, 도 5b 내지 도 5f에 도시된 바와 같이, 어깨부(113b)를 하방으로 이어진 유선형 곡선이 아닌, 직각형, 돔형, 경사형 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 어깨부(113b)의 형상은 플라즈마 채널의 형상에 따라 달리 설정될 수 있음은 물론이다. 본 발명의 일 실시예에서는 어깨부(113b)의 내측면 모서리는 도 5b 또는 도 5c와 같이 소정 각도를 가지도록 접할 수도 있으며, 또는 도 5d 또는 도 5e와 같이 라운딩 처리될 수도 있다. 또한, 어깨부(113b) 내측면 모서리는 도 5f와 같이 아예 일부가 곡면으로 이루어 질 수도 있다. Here, FIG. 5A shows a cross-section of the shoulder 113b of a general shape, and the inner surface is curved downward, and this shape generally coincides with the shape of the plasma channel. In one embodiment of the present invention, in order to minimize foreign substances that may be accumulated on the shoulder 113b, the shape of the shoulder 113b may be diversified so that the reactor shoulder 113b is provided at a position deviated from the flow path. In one embodiment of the present invention, by separating the inner surface of the shoulder 113b at a greater distance from the plasma channel than other parts (eg, parallel parts) in a place where the stacking of foreign substances on the shoulder 113b is severe, the foreign substances can be removed. prevent lamination. For example, as shown in FIGS. 5B to 5F , the shoulder portion 113b may be formed of at least one of a right angle, a dome shape, and an inclined shape, rather than a streamlined curve extending downward. Here, of course, the shape of the shoulder 113b may be set differently according to the shape of the plasma channel. In an embodiment of the present invention, the inner edge of the shoulder portion 113b may be in contact with a predetermined angle as shown in FIG. 5B or 5C, or may be rounded as shown in FIG. 5D or 5E. In addition, the inner side edge of the shoulder portion 113b may be partially formed of a curved surface as shown in FIG. 5F .

본 발명의 일 실시예에 따른 어깨부(113b)는 그 내측면의 적어도 일부가, 주입구의 연장 방향에 수직한 방향 x축을 기준으로, x축과 평행하게 연장되거나, 대략 x축 방향으로 연장되되 x축보다 상측에 배치될 수 있다. 이에 더해, 본 발명의 일 실시예에 따르면 반응기의 내측면은 반응기의 외부 형상에 인접하게 형성됨으로써 플라즈마 형성 공간(130)이 확대될 수 있다. 플라즈마 형성 공간(130)을 확대함으로써 중간 부산물과 같은 이물질이 쌓이더라도 컨덕턴스에 미치는 영향을 최소화하기 위함이다.Shoulder part 113b according to an embodiment of the present invention has at least a portion of its inner surface, with respect to the x-axis in a direction perpendicular to the extending direction of the injection hole, extending parallel to the x-axis, or extending in approximately the x-axis direction. It may be disposed above the x-axis. In addition, according to an embodiment of the present invention, the inner surface of the reactor is formed adjacent to the outer shape of the reactor, so that the plasma forming space 130 can be enlarged. This is to minimize the effect on conductance even if foreign substances such as intermediate by-products are accumulated by expanding the plasma forming space 130 .

다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 플라즈마 채널(133)이 형성된 영역은 변압기의 마그네틱 코어 장착 영역과 마그네틱 코어가 비장착된 영역을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 포집기(170) 내에서의 반응 영역의 플라즈마 채널(33)의 길이는 변압기(150)의 마그네틱 코어(151)가 장착된 영역의 채널의 길이의 약 50% 이하의 비율을 가질 수 있다. 반응기 본체(110) 내부의 플라즈마 채널(33)은 반응기 본체(110)의 토로이드의 단면 상에서의 플라즈마 농도가 가장 높은 점(예를 들어, 토로이드 단면 상에서의 중심)을 잇는 가상의 선이며, 포집기(170) 내 반응 영역의 플라즈마 채널(33)은 반응기 본체(110) 내의 플라즈마 형성 공간과 이어지되 포집기(170) 내에서 단면상에서의 플라즈마의 농도가 가장 높은 부분을 잇는 선이다.Again, referring to FIGS. 1 and 2 , the region in which the plasma channel 133 is formed includes a magnetic core mounted region of the transformer and a non-magnetic core mounted region. In one embodiment of the present invention, the length of the plasma channel 33 of the reaction region within the collector 170 is less than or equal to about 50% of the length of the channel of the region where the magnetic core 151 of the transformer 150 is mounted. can have a ratio of The plasma channel 33 inside the reactor body 110 is an imaginary line connecting the point with the highest plasma concentration on the cross-section of the toroid of the reactor body 110 (eg, the center on the cross-section of the toroid), The plasma channel 33 of the reaction region in the collector 170 is a line connecting the plasma forming space in the reactor body 110 and the portion having the highest plasma concentration in the cross section in the collector 170 .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 반응기(110)에는 포집기(170)가 연결될 수 있다. 포집기(170)는 그 내부에 포집 공간(171)을 가지며, 반응기(110)에 연결되어 반응기(110)의 플라즈마와 반응한 가스의 상변화에 의해 생성된 파우더를 포집한다. In an embodiment of the present invention, a collector 170 may be connected to the reactor 110 . The collector 170 has a collection space 171 therein, and is connected to the reactor 110 to collect the powder generated by the phase change of the gas reacted with the plasma of the reactor 110 .

포집기(170)는 반응기(110)의 절연부(120)를 사이에 두고 연결될 수 있으며, 반응기(110)는 일부가 포집기(170) 내에서 배치될 수 있다. 이 경우 반응기(110)의 일부가 포집기(170) 내의 포집 공간(171) 내에 배치될 수 있다. 포집기(170) 내부에 배치된 반응기(110)의 일부는 출구 하우징(110c)으로서, 포집기(170) 외부에 배치된 반응기(110)와 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 반응기(110)의 배출구(119b)가 포집 공간(171) 내에 배치된다. 포집기(171)의 일측에는 포집기 출구(175)가 제공될 수 있으며 포집기 출구(175)는 배기 펌프(미도시)와 연결될 수 있다.The collector 170 may be connected with the insulating part 120 of the reactor 110 interposed therebetween, and a part of the reactor 110 may be disposed within the collector 170 . In this case, a part of the reactor 110 may be disposed in the collection space 171 in the collector 170 . A part of the reactor 110 disposed inside the collector 170 is an outlet housing 110c, and may be made of a material different from that of the reactor 110 disposed outside the collector 170 . Here, the outlet 119b of the reactor 110 is disposed in the collection space 171 . A collector outlet 175 may be provided at one side of the collector 171 , and the collector outlet 175 may be connected to an exhaust pump (not shown).

본 발명의 일 실시예에 있어서, 출구 하우징(110c)이 반응기(110)의 일부로서 존재함으로 인해 반응기(110) 내부의 플라즈마 형성 공간(130)에서의 플라즈마의 밀도를 원하는 수준으로 유지할 수 있다. 반응기(110) 내에서는 플라즈마와 가스와의 반응이 충분히 진행될 수 있을 정도로 플라즈마가 유지되어야 할 필요가 있으며, 출구 하우징(110c)은 플라즈마 형성 공간을 포집기(170) 내부로까지 확장하면서 플라즈마 형성 공간을 폐루프 형상이 되도록 한다. 특히, 반응기(110) 내에서도 중력에 의해 플라즈마의 하부 쏠림 현상이 있을 수 있는 바, 이러한 출구 하우징(110c)이 제공됨으로써 반응기(110) 내의 하부 부분에서의 가스와의 반응을 최적화시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the density of plasma in the plasma forming space 130 inside the reactor 110 can be maintained at a desired level because the outlet housing 110c exists as a part of the reactor 110 . In the reactor 110, it is necessary to maintain the plasma enough to allow the reaction between the plasma and the gas to proceed sufficiently, and the outlet housing 110c expands the plasma forming space to the inside of the collector 170 while expanding the plasma forming space. Make it a closed loop shape. In particular, since there may be a lower concentration of plasma due to gravity even within the reactor 110 , the outlet housing 110c is provided, thereby optimizing the reaction with the gas in the lower portion of the reactor 110 .

상기 포집기(170) 내의 배출구(119b)에는 가스가 포집기(170) 내로 배출되도록 단일 개의 개구 또는 복수 개의 개구가 제공된다. 개구의 개수 및 개구의 형상은 플라즈마 및 이에 반응하는 가스의 종류, 플라즈마와 가스와의 반응에 의해 생성된 물질 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 가스와의 반응에 의해 생성되는 물질이 TiN과 관련이 있는 경우 개구는 단일 개로 제공될 수 있으며, Zr과 관련이 있는 경우 개구는 다수 개로 제공될 수 있다. The exhaust port 119b in the collector 170 is provided with a single opening or a plurality of openings so that gas is discharged into the collector 170 . The number of openings and the shape of the openings may be variously changed according to the type of plasma and the gas reacting thereto, the material generated by the reaction of the plasma and the gas, and the like. For example, a single opening may be provided when a material produced by reaction with a gas is TiN-associated, and a plurality of openings may be provided in the case of Zr-associated material.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출구를 도시한 것으로서, 배출구(119b)가 다수의 개구(OPN)를 갖는 경우를 도시한 것이다. 6 illustrates an outlet according to an embodiment of the present invention, and illustrates a case in which the outlet 119b has a plurality of openings OPN.

도 6을 참조하면, 배출구(119b)의 개구들(OPN)은 소정의 직경을 갖는 원형으로 이루어질 수 있다. 각 개구(OPN)는 서로 동일한 크기로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 서로 다른 크기로 형성될 수도 있다. 또한, 각 개구(OPN)는 동일한 형상으로 형성될 수 있으나, 서로 다른 형상으로 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 6 , the openings OPN of the outlet 119b may have a circular shape having a predetermined diameter. Each of the openings OPN may be formed to have the same size, but is not limited thereto, and may be formed to have different sizes. In addition, each of the openings OPN may be formed in the same shape or may be formed in different shapes.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 배출구(119b)에 있어서 단일 개구의 단면적(도 2에 있어서, E) 또는 개구들(OPN)의 단면적의 합은 주입구 단면적(도 2에 있어서, A)보다 같거나 크게 형성될 수 있다. In one embodiment of the present invention, in the outlet 119b, the cross-sectional area of a single opening (E in Fig. 2) or the sum of the cross-sectional areas of the openings OPN is equal to the inlet cross-sectional area (A in Fig. 2). Or it can be formed large.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 포집기(170) 내에 출구 하우징(110c)이 배치되지 않을 수 있으며, 이 경우, 반응기(110)의 제1 및 제2 가지들은 포집기(170) 내의 포집 공간(171)에 곧바로 연결될 수 있다. 다시 말해, 반응기(110)는 토로이달 형상에서 일부가 잘려 트랩에 연결되는 형태를 가질 수 있으며, 토로이드의 일부가 잘려진 형태, 예를 들어, 역편자(∩) 형상을 가질 수 있다.However, in one embodiment of the present invention, the outlet housing 110c may not be disposed in the collector 170 , and in this case, the first and second branches of the reactor 110 are the collecting space in the collector 170 . (171) can be connected directly. In other words, the reactor 110 may have a form in which a portion of the toroidal shape is cut and connected to the trap, and a portion of the toroidal portion is cut, for example, may have an inverse horseshoe (∩) shape.

다시, 도 2를 참조하면, 포집기(170)는 반응기 본체(110)의 가지들, 즉, 제1 가지(110a) 및 제2 가지(110b)에 각각 연결될 수 있다. 분기된 가지들은 합기되지 않은 상태로 포집기(170)에 연결될 수 있으며, 포집기 내에서 출구 하우징(110c)에 의해 포집기 내에서 합쳐질 수 있다.Referring again to FIG. 2 , the collector 170 may be connected to the branches of the reactor body 110 , that is, the first branch 110a and the second branch 110b , respectively. The branched branches may be connected to the collector 170 in a non-aerated state, and may be combined in the collector by the outlet housing 110c in the collector.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 출구 하우징(110c)에는 플라즈마와 배기 가스와의 반응과 관련한 부가 가스를 추가적으로 주입하기 위한 별도 부가 주입 배관(191)이 설치될 수 있다. 상기 부가 주입 배관(191)은 예를 들어, 오존(O3) 가스를 출구 하우징(110c)을 통해 반응기(110) 내부의 플라즈마 형성 공간(130)에 제공할 수 있다. 주입되는 부가 가스의 종류는 이에 한정되는 것은 아니다. 부가 가스에는 오존 가스에 메틸기를 갖는 유기화합물을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a separate additional injection pipe 191 for additionally injecting additional gas related to the reaction between plasma and exhaust gas may be installed in the outlet housing 110c. The additional injection pipe 191 may provide, for example, ozone (O3) gas to the plasma forming space 130 inside the reactor 110 through the outlet housing 110c. The type of the additional gas to be injected is not limited thereto. The additional gas may include an organic compound having a methyl group in the ozone gas.

본 실시예의 경우, 토로이달 형상의 플라즈마 채널(33)이 포집기(170) 내까지 연장되는 형태이기 때문에 반응 공간(130), 즉, 플라즈마 채널(33)이 형성되는 공간(130)의 일부와 포집 공간(171)의 일부는 서로 중첩할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 플라즈마 채널 형성을 위해 포집기(170) 내의 출구 하우징(110c)의 크기를 조절함으로써 플라즈마 채널 형성을 위한 공간(130)의 크기를 다양하게 조절할 수 있다. In the present embodiment, since the toroidal-shaped plasma channel 33 extends to the inside of the collector 170 , the reaction space 130 , that is, a part of the space 130 in which the plasma channel 33 is formed and collected A portion of the space 171 may overlap each other. In one embodiment of the present invention, by adjusting the size of the outlet housing 110c in the collector 170 for forming the plasma channel, the size of the space 130 for forming the plasma channel can be variously adjusted.

포집기(170)는 포집 공간(171) 내에 제공되며 포집 공간(171)을 2개 이상으로 구획하는 가이드 부재(173)를 포함할 수 있다. 가이드 부재(173)는 판상으로 마련되거나 파이프 형태의 배기 라인으로 마련될 수 있다. 포집기(170) 내로 진행하는 가스의 유로는 포집기(170) 내에서 가이드 부재(173)에 의해 적어도 2회 이상 방향이 변경될 수 있다.The collector 170 may include a guide member 173 that is provided in the collection space 171 and divides the collection space 171 into two or more. The guide member 173 may be provided in the form of a plate or as an exhaust line in the form of a pipe. The direction of the flow path of the gas flowing into the collector 170 may be changed at least twice or more by the guide member 173 in the collector 170 .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 포집기는 반드시 구비되어야 하는 것은 아니며, 또는 구비되더라도 반드시 도시된 것과 동일한 형태를 가져야 하는 것은 아니다. 포집기는 상황에 따라 생략되거나 다른 형태로 구현될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the collector is not necessarily provided, or even if provided, does not necessarily have the same shape as shown. The collector may be omitted or implemented in another form depending on circumstances.

상술한 구조를 갖는 플라즈마 발생 장치는 반응기 내 중간 부산물과 같은 이물질의 적층을 최소화하며 반응기를 보호함으로써 반응기가 막힘없이 구동되는 공정 시간을 최대한 길게 확보할 수 있다. 이러한 반응기 막힘 방지를 통해 반응기로 인한 플라즈마를 이용한 전체 공정의 중단을 방지한다.The plasma generating device having the above-described structure minimizes the deposition of foreign substances such as intermediate by-products in the reactor and protects the reactor, thereby securing the maximum processing time for the reactor to be driven without clogging. By preventing clogging of the reactor, the interruption of the entire process using plasma due to the reactor is prevented.

도 7a 및 도 7b는 각각 기존의 플라즈마 발생 장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치에 있어서의 가스의 이동 방향을 도시한 것으로서, 반응기를 전면에서 바라본 단면도들이다.7A and 7B are cross-sectional views of the reactor as viewed from the front as showing the movement direction of gas in the conventional plasma generating apparatus and the plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention, respectively.

먼저 도 7a를 참조하면, 기존의 플라즈마 발생 장치는 주입구(119a)가 토로이드의 회전 축과 수직한 방향, 즉, y축 방향을 향하도록 배치되었다. 이에 따라 기존 발명에 따르면, 주입구(119a)가 y축 방향을 따라 제공됨으로써, 가스는 반응기(110)의 내부 공간(130)으로 주입되자마자 주입구(119a)와 마주보는 반응기(110)의 하측의 내측면(도면에서 제1 지점(BP1)으로 표시됨)에 충돌한 후, 제1 및 제2 가지부 측으로 갈라지는 유로를 갖는다. 여기서 가스의 이동 경로는 일차적으로 직선형을 가지기 때문에 반응기(110)의 하부 내측면에 가스가 충돌한 후 반응기(110)의 형상을 따라 이동 경로가 변경되는 것이다. First, referring to FIG. 7A , in the conventional plasma generating apparatus, the injection hole 119a is disposed in a direction perpendicular to the rotation axis of the toroid, that is, in the y-axis direction. Accordingly, according to the existing invention, as the injection port 119a is provided along the y-axis direction, as soon as the gas is injected into the inner space 130 of the reactor 110, the lower side of the reactor 110 facing the injection port 119a After colliding with the inner surface (indicated by the first point BP1 in the drawing), it has a flow path that splits toward the first and second branch portions. Here, since the movement path of the gas is primarily linear, the movement path is changed according to the shape of the reactor 110 after the gas collides with the lower inner surface of the reactor 110 .

주입구(119a)로 주입되어 반응기(110) 하부 내측면에 충돌한 가스는 경로가 변경되어 양측 제1 및 제2 가지부 측으로 이동하게 되며 이동하는 가스는 제1 및 제2 가지부의 제1 및 제2 어깨부의 내측면(도면에서 제2 지점(BP2)으로 표시됨)에 충돌하게 된다. The gas injected through the inlet 119a and collided with the lower inner surface of the reactor 110 is changed in a path to move toward the first and second branches on both sides, and the moving gas is transferred to the first and second branches of the first and second branches. 2 collides with the inner surface of the shoulder (indicated by the second point BP2 in the drawing).

따라서, 가스의 이동시 제1 지점(BP1) 및/또는 제2 지점(BP2)은 가스의 압력에 의해 지속적으로 반응기(110) 내부 벽이 노출된다. 그 결과 플라즈마와 가스와의 반응에 의해 발생한 이물질(중간 부산물; 예를 들어 파티클이나 점착성 물질)이 누적된다. 특히 이물질이 점착성을 갖는 경우 반응기(110)의 내벽을 타고 흘러 모이는 지점에서 누적됨과 동시에 굳어져 반응기(110) 내부 공간(130)을 막게 된다. 이렇게 이물질이 가스가 이동하는 지점에서 반응기(110) 내부 공간(130)을 막는 경우 내부 컨덕턴스가 증가된다. 또한, 상황에 따라서는 반응기(110)의 내부 벽의 손상이 일어날 수도 있다.Accordingly, when the gas moves, the inner wall of the reactor 110 is continuously exposed at the first point BP1 and/or the second point BP2 by the pressure of the gas. As a result, foreign substances (intermediate by-products; for example, particles or sticky substances) generated by the reaction between plasma and gas are accumulated. In particular, when the foreign material has adhesiveness, it accumulates at the point where it flows along the inner wall of the reactor 110 and collects and hardens at the same time to block the internal space 130 of the reactor 110 . When a foreign material blocks the internal space 130 of the reactor 110 at the point where the gas moves, the internal conductance is increased. In addition, depending on circumstances, damage to the inner wall of the reactor 110 may occur.

상기 이물질의 누적이나 반응기(110) 내벽의 손상은 가스의 유동량 및 종류에 따라 그 정도가 달라질 수 있다. 이에 더해, 가스와 반응기(110) 내부의 충돌로 인해 누적된 이물질은 이후 배출구를 통해 배출되면 상대적으로 문제가 되지 않을 수 있으나, 반응기(110) 내 내벽에 적층됨으로써 반응기(110) 내의 컨덕턴스에 영향을 미치거나 불규칙한 아킹의 원인이 된다. 누적된 이물질은 나아가 반응기(110)내에 적층 누적되어 반응기(110)를 막히게 할 수도 있다.The degree of accumulation of the foreign material or damage to the inner wall of the reactor 110 may vary depending on the flow amount and type of gas. In addition, foreign substances accumulated due to the collision between the gas and the reactor 110 may not be a relatively problem when discharged through the outlet afterward, but by being stacked on the inner wall of the reactor 110 , the conductance in the reactor 110 is affected or cause irregular arcing. The accumulated foreign substances may further accumulate in the reactor 110 to clog the reactor 110 .

이와 달리, 도 7b을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는, 주입구(119a) 근처에 주입구(119a)를 통해 반응기(110) 내부로 들어온 가스의 경로를 제어하는 격벽 부재(160)가 제공된다. 격벽 부재(160)는 반응기 내 소정 영역, 예를 들어, 플라즈마와 가스와의 반응에 의해 발생한 이물질이 누적되는 지점으로 상기 가스의 이동이 최소화시키기 위한 것이다. On the other hand, referring to FIG. 7B , in the plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention, a partition member ( 160) is provided. The partition member 160 serves to minimize movement of the gas to a predetermined region in the reactor, for example, a point where foreign substances generated by the reaction between plasma and gas are accumulated.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 격벽 부재(160)는 주입구(119a)로 들어온 가스의 경로 상에 배치되며, 가스는 격벽 부재(160)에 도달한 후 격벽 부재(160)의 형상에 따라 제1 가지부 및 제2 가지부 측으로 이동 경로가 분리된다. 여기서 격벽 부재(160)는 z축 방향으로 연장된 형상으로 주입구(119a)로 주입된 가스가 곧바로 하측 내측면에 도달하지 못하도록 함과 동시에 제1 및 제2 가지부 측으로 유연하게 진행하도록 하는 역할을 한다. 이에 더해, 제1 및 제2 가지부 측으로 이동한 가스는 반응기(110)의 형상에 따라 제1 및 제2 가지부의 제1 및 제2 어깨부로 이동하게 되는데, 가스의 이동 경로에 해당하는 제1 및 제2 어깨부는 기존 발명과 달리 충분한 공간(130)이 제공되어 가스가 반응기(110)의 내측면에 충돌하는 빈도 및 강도가 현저하게 감소한다. In one embodiment of the present invention, the barrier rib member 160 is disposed on the path of the gas entering the inlet 119a, and after the gas reaches the barrier rib member 160, it is formed according to the shape of the barrier rib member 160. The movement path is separated toward the first branch and the second branch. Here, the partition member 160 has a shape extending in the z-axis direction to prevent the gas injected into the injection hole 119a from directly reaching the lower inner surface and to flexibly proceed toward the first and second branches. do. In addition, the gas moving toward the first and second branches moves to the first and second shoulders of the first and second branches according to the shape of the reactor 110 . And the second shoulder portion is provided with a sufficient space 130, unlike the conventional invention, the frequency and intensity of the gas colliding with the inner surface of the reactor 110 is significantly reduced.

이와 같이, 주입된 가스가 상술한 유로를 가짐으로써, 가스가 반응기(110)의 내벽과 충돌함으로써 발생하는 반응기(110) 내벽에서의 이물질의 누적이나 반응기(110) 내벽의 손상이 최소화된다. 이물질의 감소는 반응기(110) 내부의 이물질 적층 감소로 이어지며 결국 불규칙한 아킹이 감소되는 효과도 얻을 수 있다.As such, since the injected gas has the above-described flow path, the accumulation of foreign substances in the inner wall of the reactor 110 or damage to the inner wall of the reactor 110 caused by the gas colliding with the inner wall of the reactor 110 is minimized. The reduction of foreign substances leads to a decrease in the deposition of foreign substances inside the reactor 110, and consequently, an effect of reducing irregular arcing can also be obtained.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 설명의 편의를 위해 격벽 부재가 제공됨과 동시에 어깨부의 형상이 기존 발명과 다른 것을 동시에 설명하였으나, 설명의 편의를 위한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 격벽 부재만 제공되는 경우 또는 어깨부의 형상만 제공되는 경우이더라도 기존 발명과는 달리 부산물의 누적이나 반응기(110)의 손상을 방지할 수 있으며, 격벽 부재가 제공됨과 동시에 어깨부의 형상이 기존 발명과 다른 경우 더욱더 좋은 결과를 얻을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the partition member is provided for convenience of description and the shape of the shoulder portion is different from the existing invention at the same time, but it is described for convenience of description. In one embodiment of the present invention, even when only the partition member is provided or only the shape of the shoulder is provided, unlike the conventional invention, accumulation of by-products or damage to the reactor 110 can be prevented, and at the same time as the partition member is provided If the shape of the shoulder is different from that of the existing invention, even better results can be obtained.

상술한 본 발명의 일 실시예에 플라즈마 발생 장치는 반도체 공정 등에 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 반응기, 및/또는 이를 포함하는 플라즈마 발생 장치는 공정 챔버로부터 발생하는 배기 가스 처리를 위해 사용될 수 있다. The plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention described above may be used in a semiconductor process or the like. In particular, the reactor and/or the plasma generating apparatus including the same according to an embodiment of the present invention may be used for treating exhaust gas generated from a process chamber.

도 8은 본 발명의 일 실시예들에 따른 배기 가스 처리 장치를 도시한 개략도이다.8 is a schematic diagram illustrating an exhaust gas treatment apparatus according to embodiments of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 가스 처리 장치(10)는 공정 챔버(20), 공정 챔버(20)에 연결된 배기 가스 처리 장치를 포함한다.Referring to FIG. 8 , an exhaust gas processing apparatus 10 according to an exemplary embodiment includes a process chamber 20 and an exhaust gas processing apparatus connected to the process chamber 20 .

공정 챔버(20)는 포토레지스트를 제거하는 애싱(ashing) 챔버일 수 있고, 절연막을 증착시키도록 구성된 CVD(Chemical Vapor Deposition) 챔버일 수 있고, 각종 절연막 구조 및 금속 배선 구조들을 형성하기 위한 에칭 챔버일 수 있다. 또는 절연막이나 금속막 등을 증착시키키기 위한 PVD(Physical Vapor Deposition) 챔버 또는 ALD(Atomic Layer Deposition) 챔버일 수도 있다.The process chamber 20 may be an ashing chamber for removing photoresist, a Chemical Vapor Deposition (CVD) chamber configured to deposit an insulating film, and an etching chamber for forming various insulating film structures and metal wiring structures can be Alternatively, it may be a PVD (Physical Vapor Deposition) chamber or ALD (Atomic Layer Deposition) chamber for depositing an insulating film or a metal film.

공정 챔버(20)는 내부에 피처리 기판(23)을 지지하기 위한 서셉터(21)를 포함할 수 있다. 피처리 기판(23)은 예를 들어, 반도체 장치를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판 또는 액정디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 제조를 위한 유리 기판 등일 수 있으며 그 종류는 한정되는 것이 아니다. The process chamber 20 may include a susceptor 21 for supporting the processing target substrate 23 therein. The target substrate 23 may be, for example, a silicon wafer substrate for manufacturing a semiconductor device or a glass substrate for manufacturing a liquid crystal display or a plasma display, and the type thereof is not limited.

배기 가스 처리 장치(10)는 공정 챔버(20)에 연결된 플라즈마 발생 장치를 포함한다. 공정 챔버(20)와 플라즈마 발생 장치는 포어 라인으로 연결될 수 있다. The exhaust gas treatment apparatus 10 includes a plasma generating apparatus connected to a process chamber 20 . The process chamber 20 and the plasma generating apparatus may be connected by a foreline.

본 실시예에 있어서, 포어 라인을 통해 배기 가스가 공정 챔버(20)로부터 통해 플라즈마 발생 장치의 반응기(110)로 제공한다. 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 에너지 및/또는 정화 가스 등을 배기 가스에 제공함으로써 배기 가스의 유해 성분들을 연소시키거나 정화시킨다. 공정 챔버에서 증착 공정에 의해 생성된 배기 가스에는 공정 챔버에서 증착 공정 시 생성되는 금속 전구체, 비금속 전구체 및 배기 가스, 클리닝(cleaning) 가스의 부산물들이 포함되어 있다. In this embodiment, exhaust gas is provided from the process chamber 20 to the reactor 110 of the plasma generating apparatus through a foreline. The plasma generating device burns or purifies harmful components of the exhaust gas by providing plasma energy and/or a purification gas or the like to the exhaust gas. The exhaust gas generated by the deposition process in the process chamber includes a metal precursor, a non-metal precursor, and exhaust gas generated during the deposition process in the process chamber, and by-products of a cleaning gas.

플라즈마 발생 장치의 반응기(110)에서는 공정 챔버(20)로부터의 배기 가스와 플라즈마 발생 장치(100)로부터의 플라즈마가 혼합되며, 포집기(170)는 플라즈마와 반응한 배기 가스의 상 변화에 의해 생성된 파우더와 같은 부산물을 포집한다.In the reactor 110 of the plasma generating device, the exhaust gas from the process chamber 20 and plasma from the plasma generating device 100 are mixed, and the collector 170 is generated by a phase change of the exhaust gas reacting with the plasma. Collects by-products such as powder.

도시하지는 않았으나, 포집기(170)에는 포집된 후의 배기 가스를 외부로 배출시키고, 반응기(110)의 내부를 진공상태로 만드는 배기 펌프가 설치될 수 있다. Although not shown, an exhaust pump for discharging the collected exhaust gas to the outside and making the inside of the reactor 110 into a vacuum state may be installed in the collector 170 .

배기 가스는 공정을 진행하면서 발생되거나 공정을 진행하면서 공정 챔버로부터 반응하지 않은 상태로 반응기(110) 및 믹싱 챔버(120)로 유입되는 가스를 포함하는 것으로서 그 종류는 한정되는 것은 아니다. 배기 가스에 포함된 가스들은 예를 들어 PFCs(perfluorocompounds), 전구체(Zr-precursor, Si-precursor, Ti-precursor, Hf-precursor 등), TiCl₄, WF₆, SiH₄, Si₂H₆, SiH₂Cl₂, NF₃, NH₃, NH₄Cl, TiO₂, WN, ZrO₂, TiN 등을 포함할 수 있다. 이러한 배기 가스는 플라즈마와 반응하여 파우더와 같은 반응 부산물을 생성할 수 있다. The exhaust gas is generated during the process or includes gas introduced into the reactor 110 and the mixing chamber 120 in a non-reacting state from the process chamber during the process, and the type thereof is not limited. Gases included in the exhaust gas are, for example, perfluorocompounds (PFCs), precursors (Zr-precursor, Si-precursor, Ti-precursor, Hf-precursor, etc.), TiCl ₄ , WF ₆ , SiH ₄ , Si ₂ H ₆ , SiH ₂ Cl ₂ , NF ₃ , NH ₃ , NH ₄ Cl, TiO ₂ , WN, ZrO ₂ , TiN, and the like. These exhaust gases may react with the plasma to produce reaction byproducts such as powders.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 반응기의 출구 하우징에는 플라즈마와 배기 가스와의 반응과 관련한 부가 가스를 추가적으로 주입하기 위한 별도 부가 주입 배관이 설치될 수 있다. 상기 부가 주입 배관은 공정 챔버에 가스를 제공하는 가스 공급부(190)에 연결될 수 있으며, 오존(O3)와 같은 가스를 공정 챔버(20) 및/또는 출구 하우징을 통해 반응기(110)에 제공할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a separate additional injection pipe for additionally injecting additional gas related to the reaction between plasma and exhaust gas may be installed in the outlet housing of the reactor. The additional injection pipe may be connected to a gas supply unit 190 that provides a gas to the process chamber, and may provide a gas such as ozone (O3) to the reactor 110 through the process chamber 20 and/or the outlet housing. there is.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art or those with ordinary skill in the art will not depart from the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later. It will be understood that various modifications and variations of the present invention can be made without departing from the scope of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Accordingly, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

10 배기 가스 처리 장치 20 공정 챔버
100 플라즈마 발생 장치 110 반응기
110a 제1 가지부 110b 제2 가지부
110c 출구 하우징 111a 제1 평행부
111b 제2 평행부 113a 제1 어깨부
113b 제3 어깨부 119a 주입구
119b 배출구 120 절연부
130 플라즈마 형성 공간 133 플라즈마 채널
140 점화기 150 변압기
151 마그네틱 코어 153 1차 권선 코일
160 격벽 부재 170 포집기
171 포집 공간 173 가이드 부재
175 포집기 출구 180 전원 공급부
190 가스 공급부10 Exhaust gas treatment unit 20 Process chamber
100 plasma generator 110 reactor
110a first branch 110b second branch
110c outlet housing 111a first parallel
111b second parallel portion 113a first shoulder portion
113b third shoulder 119a inlet
119b outlet 120 insulation
130 Plasma Formation Space 133 Plasma Channel
140 Igniter 150 Transformer
151 Magnetic Core 153 Primary Winding Coil
160 Bulkhead member 170 Collector
171 Collection space 173 Guide member
175 Collector outlet 180 Power supply
190 gas supply

Claims

a reactor providing a plasma forming space therein;
an inlet providing a path through which gas is injected into the reactor;
an outlet through which the gas of the reactor is discharged; and
and a partition member provided in the reactor near the inlet and configured to change the direction of movement of the gas injected into the reactor,
The barrier rib member is a plasma generating device for minimizing movement of the gas to a predetermined region within the reactor.

According to claim 1,
At least a portion of the plasma formation space has a shape corresponding to a portion of the toroid rotated with respect to a predetermined axis, and the barrier rib member separates the gas in a direction in which a movement direction of the gas intersects the axis.

3. The method of claim 2,
The barrier rib member has both ends in contact with the inner surface of the reactor.

3. The method of claim 2,
The barrier rib member is a plasma generating device made of a curved shape or a closed figure composed of a curved line and a straight line when viewed in a plan view.

5. The method of claim 4,
The barrier rib member is convex or concave in a direction toward the injection hole.

6. The method of claim 5,
The concave or convex portion of the partition member extends in a direction parallel to the axis.

3. The method of claim 2,
The partition member is a plasma generating device detachable from the reactor.

3. The method of claim 2,
The barrier rib member has a polygonal or elliptical shape when viewed from the injection hole direction.

3. The method of claim 2,
The reactor includes first and second branches bifurcated in a direction perpendicular to the axis with respect to the inlet, and the barrier rib member is a plasma guiding gas to move to the first and second branches. generating device.

10. The method of claim 9,
The first and second branches are
first and second parallel portions respectively extending in a direction parallel to the injection hole;
a first shoulder portion connecting the injection hole and the first parallel portion; and
and a second shoulder connecting the injection hole and the second parallel portion, wherein an inner surface of the first and second shoulders in contact with the plasma forming space is a plasma channel with respect to the corresponding first and second parallel portions, respectively. Plasma generator with a long separation distance from

11. The method of claim 10,
In the first and second shoulder portions, an inner surface in contact with the plasma formation space corresponds to at least one of a right-angle shape, a dome shape, and an inclined shape.

11. The method of claim 10,
A cross-sectional area of the injection hole is greater than a cross-sectional area of each of the first and second parallel portions, and is smaller than or equal to a sum of the cross-sectional area of the first connection portion and the cross-sectional area of the second parallel portion.

11. The method of claim 10,
A cross-sectional area of the injection hole is greater than a cross-sectional area of each of the first and second shoulders in a direction parallel to the extending direction of the parallel part, and the cross-sectional area of the first shoulder and the second shoulder in a direction parallel to the extending direction of the parallel part 2 Plasma generating device less than or equal to the sum of the cross-sectional areas of the shoulder.

10. The method of claim 9,
a collector connected to the first and second branches with an insulating part interposed therebetween and providing a collecting space; and
The reactor further includes an outlet housing provided in the collector and connected to the first and second branches with the insulating portion interposed therebetween to form the plasma formation space, the outlet being a plasma generating device disposed in the collector .

15. The method of claim 14,
and an ozone supply line connected to the outlet housing to provide at least ozone gas to the plasma formation space.

15. The method of claim 14,
The outlet is a plasma generating device having one opening or a plurality of openings.

15. The method of claim 14,
The collector may further include a flow guide provided in the collection space to guide the flow path of the gas.

According to claim 1,
The reactor is an integrally formed plasma generating device that is not formed by welding a plurality of blocks or separated by precision casting.

A reactor that provides a plasma forming space therein and is connected to an inlet for supplying gas to the plasma forming space, wherein a predetermined region in the reactor is provided in the reactor near the inlet and by changing a movement direction of the gas injected into the reactor A reactor including a partition member to minimize the movement of the gas.

process chamber; and
a plasma generating device connected to the process chamber;
The plasma generating device is
a reactor providing a plasma forming space therein;
an inlet providing a path through which the exhaust gas from the process chamber is injected into the reactor;
an outlet through which the gas of the reactor is discharged; and
and a partition member provided in the reactor near the injection port and configured to change a movement direction of the gas injected into the reactor to minimize movement of the gas to a predetermined region in the reactor.