KR101319648B1

KR101319648B1 - Plasma reactor and and gas scrubber using the same

Info

Publication number: KR101319648B1
Application number: KR1020110113498A
Authority: KR
Inventors: 김익년; 김성락; 지영연; 엄민흠
Original assignee: (주)트리플코어스코리아
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2013-10-17
Also published as: KR20130048577A

Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 가스스크러버는 고주파를 발진시키는 고주파발진기(15); 상기 고주파발진기(15)에서 발진된 고주파를 전송하는 도파관모듈(20); 상기 도파관모듈(20)과 직교하게 배치되고 상기 도파관모듈(20)을 따라 전송된 고주파를 통과시키는 원통형의 방전아우터바디(32); 상기 도파관모듈(20)에 배치되고, 플라즈마 형성을 위해 상기 도파관모듈(20)을 따라 이동되면서 상기 방전아우터바디(32) 내부의 임피던스를 제어하는 플런저(25)를 포함하기 때문에, 상기 방전아우터바디(32) 내부로 전송된 고주파를 제어하기 위한 플런저(25) 및 미세조절튜너(35)를 구비하여 상기 방전아우터바디(32) 내부의 임피던스를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.Plasma reactor and gas scrubber using the same according to the present invention is a high frequency oscillator (15) for oscillating high frequency; A waveguide module 20 for transmitting the high frequency oscillated by the high frequency oscillator 15; A cylindrical discharge outer body 32 disposed to be orthogonal to the waveguide module 20 and passing a high frequency transmitted along the waveguide module 20; The discharge outer body is disposed on the waveguide module 20 and includes a plunger 25 that moves along the waveguide module 20 to form a plasma and controls an impedance inside the discharge outer body 32. (32) Equipped with a plunger 25 and a fine tuning tuner 35 for controlling the high frequency transmitted to the inside there is an effect that can easily adjust the impedance inside the discharge outer body (32).

Description

Plasma reactor and and gas scrubber using the same

본 발명은 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 가스스크러버에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자기력발생부재(45)를 플라즈마가 형성되는 방전아우터바디(32) 내부에 배치시키고 복수의 슬릿(41)을 뚫어 마이크로웨이브를 효과적으로 공진시켜 보다 효율적으로 공진기의 임피던스를 조절 할 수 있는 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 가스스크러버에 관한 것이다.
The present invention relates to a plasma reactor and a gas scrubber using the same. More specifically, the magnetic force generating member 45 is disposed inside a discharge outer body 32 in which plasma is formed, and a plurality of slits 41 are drilled to cut microwaves. The present invention relates to a plasma reactor and a gas scrubber using the same, which can effectively adjust the impedance of a resonator by resonating effectively.

일반적으로 플라즈마는 전기적 극성을 갖는 전자 및 이온으로 구성된 제 4의 물질 상태로 알려져 있으며 전체적으로 음과 양의 전하수가 거의 같은 밀도로 분포되어 전기적으로 거의 중성인 상태이다. 플라즈마는 아크처럼 온도가 높은 고온 플라즈마와 전자의 에너지는 높지만 이온의 에너지가 낮아 실제로 느끼는 온도는 실온에 가까운 저온 플라즈마로 분류되며 대부분 직류, 교류, 초고주파, 전자빔 등의 전기적 방전에 의해 생성된다.Generally, a plasma is known as a fourth material state composed of electrons and ions having electrical polarity, and the electrons and negatively charged electric charges are generally distributed at almost the same density and are electrically almost neutral. Plasma is a high-temperature plasma with a high temperature and high energy of electrons. However, since the energy of ions is low, the actual temperature of the plasma is classified as a low-temperature plasma near room temperature and most of it is generated by electrical discharge such as direct current, alternating current, microwave, or electron beam.

여기서 플라즈마의 발생 압력에 따라 응용처가 달라지는데, 저압에서는 플라즈마를 안정적으로 발생시킬 수 있기 때문에 반도체 부품의 세정과 식각, 증착에 이용되며 대기압 상태의 플라즈마는 표면 세정, 환경 오염물질 처리와 신소재 합성, 의료기기 등 다양한 분야에 사용된다. 특히, 플라즈마를 환경 설비에 적용하려는 노력은 교토 의정서와 같은 환경 및 에너지 규제 강화에 따라 더욱 관심이 고조되고 있고, 지구 온난화를 유발시키는 물질 중에 일부는 첨단산업체에서 사용되고 있는 산업기체이며, 그 대표적인 가스로서는 CF4, C2F6, C8F8, CHF8, NF3, SF6 등 반도체의 세정 및 식각용으로 사용되는 가스이다. 예를 들어, 이런 가스들이 한번 대기로 방출되면 오랜 시간동안 대기에 존재하면서 지표면에서 방출되어야 할 적외선을 차단하여 지표의 대기온도가 높아지도록 하는 역할을 하게 된다. 그러므로 산업체에서 사용되고 있는 불화 계열 가스를 대기로 방출하기 전에 완전히 파괴하여 배출시켜야 하는 국제적 규제가 강화되고 있다.Since plasma can be generated stably at low pressure, plasma is used for cleaning, etching, and deposition of semiconductor components. Atmospheric pressure plasma is used for surface cleaning, treatment of environmental pollutants, synthesis of new materials, It is used in various fields such as devices. Particularly, efforts to apply plasma to environmental facilities are getting more attention due to strengthening environmental and energy regulations such as the Kyoto Protocol, and some of the substances causing global warming are industrial gases used by high-tech industries, and their representative gas. As a gas, it is a gas used for cleaning and etching of semiconductors, such as CF4, C2F6, C8F8, CHF8, NF3, SF6. For example, once these gases are released into the atmosphere, they will remain in the atmosphere for a long time, blocking the infrared radiation that must be emitted from the surface, thereby increasing the surface's atmospheric temperature. Therefore, international regulations are being tightened to completely destroy and release fluorinated gases used in industry before they are released into the atmosphere.

2005년 2월 16일 도쿄의정서가 발효되었고 한국은 2010년부터 감축규제 의무국이 확실시됨에 따라 온실가스 감축은 환경규제 뿐만 아니라 경제규제라고 해도 과언이 아닐 정도로 시장 상실과 비유부담 증가 등 국가 경제에 큰 영향을 주고 있다. 또한 화학기상증착 공정에서는 암모니아 가스가 사용되며 이는 통상적인 연소식 스크러버를 이용하여 연소되고 그 부산물은 습식 스크러버에 의해 처리된다. 그러나 이 과정에서 연소되지 않은 잔량의 암모니아가 물에 녹아 수중의 총 질소 양을 증가시켜 수질 오염을 유발하고 그 처리비용 또한 증가시키고 있다.As the Tokyo Protocol came into effect on February 16, 2005, and Korea has become a mandatory country for reducing regulations since 2010, greenhouse gas reduction is not only an environmental regulation but also an economic regulation. It has a big impact. In addition, ammonia gas is used in the chemical vapor deposition process, which is combusted using a conventional combustion scrubber and its by-products are treated by a wet scrubber. However, in this process, the remaining amount of unburned ammonia is dissolved in water, increasing the total amount of nitrogen in the water, causing water pollution and increasing the treatment cost.

그래서 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 불화 계열 가스를 제거하고자 하는 연구가 다방면에서 진행되었고, 그 중에 하나가 플라즈마를 이용하여 이 분자들을 이온화시키고 무해한 다른 분자로 만들어 배출하려는 노력이 있다.Therefore, in order to solve the above problems, researches to remove fluorinated gas have been conducted in various fields, and one of them has been an effort to ionize these molecules by using plasma and make them into other harmless molecules.

일반적으로 마이크로 웨이브를 이용한 플라즈마 장치는, resonance type으로 별도의 챔버를 구현하고, 그 챔버 안에서 가스를 반응시키는 방법을 사용한다. 예를 들어 대한민국 등록특허 10-0695036호 등은 입사파와 반사파의 세기를 조절하여 임피던스를 정합시키는 스터브 튜너를 사용하는 기술을 개시하나, 이런 경우 플라즈마의 상태 또는 매질 가스의 종류에 따라 임피던스를 각각 조정해줘야하고, 이로 인해 상기 임피던스를 맞추기 위해 장비의 세팅을 매번 튜닝을 해야하는 문제점이 있다.
In general, a plasma apparatus using a microwave uses a method of implementing a separate chamber in a resonance type and reacting a gas in the chamber. For example, Korean Patent No. 10-0695036 discloses a technique using a stub tuner that matches impedance by adjusting the intensity of incident and reflected waves, but in this case, the impedance is adjusted according to the state of plasma or the type of medium gas. There is a problem in that the tuning of the equipment settings each time to match the impedance.

본 발명은 자기력발생부재(45)를 플라즈마가 형성되는 방전아우터바디(32) 내부에 배치시키고 복수의 슬릿을 뚫어 마이크로웨이브를 효과적으로 공진시켜 보다 효율적으로 공진기의 임피던스를 조절 할 수 있는 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 가스스크러버를 제공하는데 목적이 있다.
The present invention provides a plasma reactor capable of controlling the impedance of the resonator more efficiently by placing the magnetic force generating member 45 inside the discharge outer body 32 in which the plasma is formed, and resonating the microwaves effectively through a plurality of slits. The purpose is to provide a used gas scrubber.

본 발명의 일측면은 고주파를 발진시키는 고주파발진기(15); 상기 고주파발진기(15)에서 발진된 고주파를 전송하는 도파관모듈(20); 상기 도파관모듈(20)과 직교하게 배치되고 상기 도파관모듈(20)을 따라 전송된 고주파를 통과시키는 방전아우터바디(32); 상기 방전아우터바디(32)의 내측에 배치되어 자기력을 발생시키고, 외부에서 순환되는 냉매에 의해 냉각되는 자기력발생유닛(40); 상기 도파관모듈(20)에 배치되고, 플라즈마 형성을 위해 상기 도파관모듈(20)을 따라 이동되면서 상기 방전아우터바디(32) 내부의 임피던스를 제어하는 플런저(25)를 포함하고, 상기 자기력발생유닛(40)은 상기 고주파가 내측으로 이동될 수 있도록 슬릿(41)이 형성된 쿨링바디(42); 상기 쿨링바디(42)에 삽입되어 배치된 자기력발생부재(45); 상기 쿨링바디(42)에 배치되어 상기 자기력발생부재(45)를 냉각시키는 상기 쿨러(44)를 포함하며, 상기 슬릿(41)은 상기 도파관모듈(20)을 따라 전송된 상기 고주파 파형의 1/4 되는 위치에 배치되고, 상기 자기력발생부재(45)는 상기 방전아우터바디(32) 축 중심을 기준으로 방사상으로 복수개 배치되며, 상기 쿨러(44)는 상기 자기력발생부재(45)의 측부 또는 상기 자기력발생부재(45)를 감싸도록 배치된 플라즈마 반응기를 제공한다.One side of the present invention is a high frequency oscillator 15 for oscillating high frequency; A waveguide module 20 for transmitting the high frequency oscillated by the high frequency oscillator 15; A discharge outer body 32 disposed to be orthogonal to the waveguide module 20 and passing a high frequency transmitted along the waveguide module 20; A magnetic force generating unit 40 disposed inside the discharge outer body 32 to generate magnetic force and cooled by a refrigerant circulated from the outside; Is disposed on the waveguide module 20, and includes a plunger 25 for controlling the impedance inside the discharge outer body 32 while moving along the waveguide module 20 to form a plasma, the magnetic force generating unit ( 40 is a cooling body 42 is formed with a slit 41 so that the high frequency can be moved inward; A magnetic force generating member 45 inserted into the cooling body 42 and disposed; And a cooler 44 disposed on the cooling body 42 to cool the magnetic force generating member 45, wherein the slit 41 is one of the high frequency waveforms transmitted along the waveguide module 20. The magnetic force generating member 45 is disposed in a plurality of radially with respect to the center of the discharge outer body 32 axis, the cooler 44 is the side of the magnetic force generating member 45 or the It provides a plasma reactor disposed to surround the magnetic force generating member 45.

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또한, 상기 플라즈마 반응기는 방전아우터바디(32)를 관통하여 상기 방전아우터바디(32) 내부로 일부 삽입되어 상기 방전아우터바디(32) 및 상기 쿨링바디(42) 사이의 고주파를 정합시키는 미세조절튜너(35)를 더 포함할 수 있다. In addition, the plasma reactor is partially inserted into the discharge outer body 32 through the discharge outer body 32 to fine tune the tuner to match the high frequency between the discharge outer body 32 and the cooling body 42 It may further include (35).

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본 발명에 따른 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 가스스크러버는 플라즈마가 형성되는 방전아우터바디(32) 내부에 자기력을 발생시키는 자기력발생유닛(40)이 배치되고 상기 자기력발생유닛(40)이 쿨러(44)에 의해 냉각됨으로서 고온으로 형성되는 방전아우터바디(32) 내부에서도 자기력을 효과적으로 발생시키는 효과가 있다. In the plasma reactor and the gas scrubber using the same, a magnetic force generating unit 40 for generating a magnetic force is disposed inside the discharge outer body 32 in which the plasma is formed, and the magnetic force generating unit 40 is disposed on the cooler 44. As a result of the cooling, the magnetic force is effectively generated even inside the discharge outer body 32 formed at a high temperature.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 가스스크러버는 상기 방전아우터바디(32) 내부로 전송된 고주파를 제어하기 위한 플런저(25) 및 미세조절튜너(35)를 구비하여 상기 방전아우터바디(32) 내부의 임피던스를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.In addition, the plasma reactor according to the present invention and the gas scrubber using the same are provided with the plunger 25 and the fine control tuner 35 for controlling the high frequency transmitted into the discharge outer body 32, the discharge outer body 32 The internal impedance can be easily adjusted.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 반응기 및 이를 이용한 가스스크러버는 복수개 형성된 슬릿(41)을 통해 자기력발생유닛(40) 내부에서 상기 고주파가 중첩되게 함으로서 가스의 종류나 압력변화에 따른 민감도를 저감시키고, 이를 통해 임피던스 의존성을 저감시키는 효과가 있다.
In addition, the plasma reactor according to the present invention and the gas scrubber using the same reduce the sensitivity according to the type or pressure change of the gas by overlapping the high frequency in the magnetic force generating unit 40 through a plurality of slits 41 formed, This reduces the impedance dependency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 반도체 공정에서 배출되는 유해가스를 처리하기 위한 플라즈마 스크러버의 적용을 보여주는 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기가 도시된 평단면도
도 3은 도 2의 정단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기가 도시된 평단면도
도 5는 도 4의 정단면도
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기가 도시된 정단면도1 is a block diagram showing the application of the plasma scrubber for treating the harmful gas discharged from the semiconductor process according to an embodiment of the present invention
Figure 2 is a plan sectional view showing a plasma reactor according to an embodiment of the present invention
Figure 3 is a cross-
4 is a plan sectional view showing a plasma reactor according to another embodiment of the present invention.
5 is a front cross-sectional view of FIG.
Figure 6 is a front sectional view showing a plasma reactor according to another embodiment of the present invention

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 반도체 공정에서 배출되는 유해가스를 처리하기 위한 플라즈마 스크러버의 적용을 보여주는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기(10)가 도시된 평단면도이고, 도 3은 도 2의 정단면도이다. 1 is a block diagram showing the application of a plasma scrubber for treating harmful gas discharged from a semiconductor process according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plasma reactor 10 according to an embodiment of the present invention Fig. 3 is a front sectional view of Fig. 2.

일반적으로 반도체 공정에서 유해가스는 반도체 공정 챔버(1)에서 미반응된 가스로서 진공 연결관을 통해 터보 펌프(2)와 로터리 펌프(3)를 통해 순차적으로 대기 중으로 배출된다. 반도체 공정에서 사용되는 로터리 펌프(4)는 질소가스의 퍼징과 함께 작동하기 때문에 미반응된 유해가스는 다량의 질소가스와 함께 배출된다. 그래서 로터리펌프(4)의 뒷단에서 이러한 가스를 처리한다면, 다량의 질소가스 때문에 에너지소모가 크고, 또한 질소화합물(NOx)을 발생시킬 수 있다. 본 발명에서는 진공에서 작동하는 플라즈마를 이용하여 공정챔버(1) 배출되는 유해가스를 제거하기 위하여 로터리 펌프(4) 전단에 플라즈마 반응기(10)가 배치되고, 상기 플라즈마 반응기(3)에서 처리된 유해가스는 로터리펌프(4)를 거쳐 통상의 습식 스크러버(8)를 지나 대기로 배출된다.In general, in the semiconductor process, the noxious gas is unreacted gas in the semiconductor process chamber 1 and is sequentially discharged into the atmosphere through the turbo pump 2 and the rotary pump 3 through the vacuum connection pipe. Since the rotary pump 4 used in the semiconductor process operates with purging of nitrogen gas, unreacted harmful gas is discharged with a large amount of nitrogen gas. Thus, if such a gas is treated at the rear end of the rotary pump 4, a large amount of nitrogen gas consumes a large amount of energy and can generate nitrogen compounds (NOx). In the present invention, the plasma reactor 10 is disposed in front of the rotary pump 4 to remove the harmful gas discharged from the process chamber 1 by using the plasma operating in a vacuum, the hazardous treated in the plasma reactor 3 Gas is discharged to the atmosphere via the rotary pump (4) through the conventional wet scrubber (8).

본 발명의 플라즈마 반응기(10)는 전원공급부(12), 고주파발진기(15), 도파관모듈(20), 방전모듈(30) 및 자기력발생유닛(40)을 포함한다. The plasma reactor 10 of the present invention includes a power supply unit 12, a high frequency oscillator 15, a waveguide module 20, a discharge module 30 and a magnetic force generating unit 40.

상기 전원 공급부(12)는 고주파 발진기(15)에 전원을 공급하고, 본 실시예에서 상기 고주파 발진기(15)는 마이크로웨이브를 발진시키는 마그네트론이다. 상기 마그네트론은 그 주파수 영역대가 2400 MHz 내지 2500 MHz가 바람직하고, 마그네트론에 전원을 공급할 때, 상기 전원공급부(12)로부터의 전압은 -3.0 ∼ -4.5 kV가 바람직하다. 상기 고주파 발진기(15)로부터 발진되는 고주파는 상기 도파관모듈(20)을 따라 이동된 후 상기 방전모듈(30)로 유입된다. The power supply unit 12 supplies power to the high frequency oscillator 15, and in this embodiment, the high frequency oscillator 15 is a magnetron that oscillates microwaves. Preferably, the magnetron has a frequency band of 2400 MHz to 2500 MHz, and when power is supplied to the magnetron, the voltage from the power supply 12 is preferably -3.0 to -4.5 kV. The high frequency oscillated from the high frequency oscillator 15 is moved along the waveguide module 20 and then flows into the discharge module 30.

상기 도파관모듈(20)은 상기 고주파발진기(15)로부터 발진된 고주파를 상기 방전모듈(30)로 안내하는 도파관바디(22)와, 상기 도파관바디(22) 내부에 배치되어 상기 방전모듈(30)의 임피던스를 제어하는 플런저(25)를 포함한다. The waveguide module 20 is a waveguide body 22 for guiding the high frequency oscillated from the high frequency oscillator 15 to the discharge module 30, and is disposed inside the waveguide body 22 and the discharge module 30. Plunger 25 for controlling the impedance of the.

여기서 상기 방전모듈(30)은 상기 도파관바디(22)의 종단(23, 플런저 측)으로부터 1/4λg (λg는 도파관 내의 파장) 떨어진 위치에 배치되고, 상기 도파관바디(22)와 직교되게 배치되며, 그 재질은 석영, 강화유리, 세라믹, 알루미나 등 고주파가 투과할 수 있는 유전체로 구성될 수 있다. In this case, the discharge module 30 is disposed at a position of 1 / 4λg (λg is a wavelength in the waveguide) and is orthogonal to the waveguide body 22 from the end 23 of the waveguide body 22 (the plunger side). , The material may be made of a dielectric that can transmit high frequency, such as quartz, tempered glass, ceramic, alumina.

상기 플런저(25)는 외부에서 상기 방전모듈(30) 내부의 임피던스를 가변시키기 위한 구성으로서, 상기 도파관바디(22)를 따라 이동되면서 상기 임피던스를 가변시키고, 상기 임피던스의 미세조정을 위해 상기 방전모듈(30)에 미세조절튜너(35)가 배치된다. The plunger 25 is configured to vary the impedance inside the discharge module 30 from the outside, and moves along the waveguide body 22 to vary the impedance, and the discharge module for fine adjustment of the impedance. The fine tuning tuner 35 is disposed at 30.

상기 미세조절튜너(35)는 본 실시예에서 나사 형태로 형성되어 상기 방전모듈(30) 내부로 삽입되는 스크류 타입으로 구성되고, 상기 방전모듈(30 및 도파관바디(22) 사이를 통과하는 파장을 정합(matching , 整合) 시킨다. The fine tuning tuner 35 is formed in the form of a screw in the present embodiment is composed of a screw type inserted into the discharge module 30, the wavelength passing between the discharge module 30 and the waveguide body 22. Matching

또한, 상기 플런저(25)의 길이(L)는 상기 도파관바디(22)의 관내파장의 1/4 크기로 제작된다. In addition, the length (L) of the plunger 25 is manufactured to a quarter size of the intra-wavelength of the waveguide body 22.

상기 방전모듈(30)은 상기 도파관바디(22)와 직교하게 배치되고 원통형으로 형성된 방전아우터바디(32)와, 상기 방전아우터바디(32) 내부에 배치되어 플라즈마가 형성되도록 자기장을 발생시키는 자기력발생유닛(40)과, 상기 자기력발생유닛(40) 내측에 배치되고 상기 방전아우터바디(32)를 통해 유입된 고주파에 의해 플라즈마를 형성시키는 방전이너바디(50)를 포함한다. The discharge module 30 is disposed to be orthogonal to the waveguide body 22 and has a discharge outer body 32 formed in a cylindrical shape, and is disposed inside the discharge outer body 32 to generate a magnetic field to generate a magnetic field to form a plasma. A unit 40 and a discharge inner body 50 disposed inside the magnetic force generating unit 40 to form a plasma by the high frequency introduced through the discharge outer body 32.

상기 방전아우터바디(32)의 재질은 석영, 강화유리, 세라믹, 알루미나 등 고주파가 투과할 수 있는 유전체로 구성될 수 있고, 본 실시예에서는 금속으로 형성되며, 상기 미세조절튜너(35)가 외측에서 내측으로 관통되게 배치되고, 가스가 유동될 수 있도록 상/하부가 개구되게 형성된다. 특히 본 실시예에서 상기 방전아우터바디(32)는 원통형으로 형성된다. The discharge outer body 32 may be made of a dielectric material through which high frequency, such as quartz, tempered glass, ceramic, and alumina, may be transmitted. In this embodiment, the discharge outer body 32 may be formed of a metal, and the fine tuning tuner 35 may be disposed outside. It is disposed to penetrate inward in the upper, the upper / lower portion is formed to be open so that the gas can flow. In particular, in this embodiment, the discharge outer body 32 is formed in a cylindrical shape.

상기 미세조절튜너(35)는 소정각도씩 회전되면서 상기 방전아우터바디(32) 내부로 소정 길이만큼씩 삽입됨으로서 상기 자기력발생유닛(40) 및 상기 방전아우터바디(32) 사이를 이동하는 고주파를 미세 조절하여 정합시킨다. The fine tuning tuner 35 is inserted into the discharge outer body 32 by a predetermined length while being rotated by a predetermined angle so that the fine tuning tuner 35 moves between the magnetic force generating unit 40 and the discharge outer body 32. Adjust to match.

상기 자기력발생유닛(40)은 상기 고주파가 내측으로 이동될 수 있도록 슬릿(41)이 형성된 쿨링바디(42)와, 상기 쿨링바디(42)에 삽입되어 배치된 자기력발생부재(45)와, 상기 쿨링바디(42)에 배치되어 상기 자기력발생부재(45)를 냉각시키는 쿨러(44)를 포함한다. The magnetic force generating unit 40 includes a cooling body 42 having a slit 41 formed therein so as to move the high frequency inward, a magnetic force generating member 45 inserted into the cooling body 42, and the It is disposed on the cooling body 42 includes a cooler 44 for cooling the magnetic force generating member 45.

상기 자기력발생유닛(40)은 본 실시예에서 원통형으로 형성되고, 축중심을 기준으로 상기 자기력발생부재(45)를 포함한 복수개의 유닛이 방사상으로 배치되며, 본 실시예에서 상기 자기력발생부재(45)를 포함한 쿨링바디(42)는 축 중심을 기준으로 90도 간격으로 4개가 배치되며, 상기 쿨링바디(42) 사이에 상기 고주파가 유입되도록 유전체인 석영 재질의 슬릿(41)이 형성된다. The magnetic force generating unit 40 is formed in a cylindrical shape in this embodiment, a plurality of units including the magnetic force generating member 45 is disposed radially on the basis of the axis center, in the present embodiment the magnetic force generating member 45 The cooling body 42 including 4) is arranged at intervals of 90 degrees with respect to the center of the shaft, and the slit 41 of quartz material, which is a dielectric material, is formed between the cooling bodies 42 so that the high frequency flows.

여기서 상기 슬릿(41)의 위치는 상기 도파관바디(22)로부터 유입된 고주파가 상기 방전이너바디(50) 내부로 유입될 수 있도록 상기 고주파의 1/4λg 되는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. Here, the position of the slit 41 is preferably disposed at a position of 1 / 4λg of the high frequency so that the high frequency introduced from the waveguide body 22 can be introduced into the discharge inner body 50.

특히 상기 자기력발생유닛(40)은 복수개의 슬릿(41)을 형성시켜 상기 방전이너바디(50) 내부에서 상기 고주파가 중첩되게 하며, 상기 복수개의 슬릿(41) 들이 mode filter 역할을 하여 플라즈마 임피던스 의존성을 줄여주게 됨으로서 가스의 종류나 압력변화의 민감도를 저감시키는 효과가 있다. In particular, the magnetic force generating unit 40 forms a plurality of slits 41 so that the high frequency is overlapped in the discharge inner body 50, and the plurality of slits 41 act as a mode filter to depend on plasma impedance. By reducing the pressure, it is effective to reduce the sensitivity of the gas type and the pressure change.

또한, 상기 복수개의 슬릿(41) 배치는 외부에서 임피던스를 조절시키는 상기 플런저(25) 및 미세조절튜너(35)의 작동을 통해 간편하게 임피던스를 조절할 수 있고, 임피던스 조절을 위한 자동튜너장치를 사용하지 않아도 되기 때문에 제작비용이 절감된다. In addition, the arrangement of the plurality of slits 41 can easily adjust the impedance through the operation of the plunger 25 and the fine tuning tuner 35 to adjust the impedance from the outside, do not use the automatic tuner device for impedance adjustment The manufacturing cost is reduced because there is no need.

상기 자기력발생부재(45)의 배치 간격은 당업자의 설계변경에 따라 다양하게 적용될 수 있고, 본 실시예에서 영구자석이 사용된다. Arrangement interval of the magnetic force generating member 45 can be variously applied according to the design change of those skilled in the art, the permanent magnet is used in this embodiment.

상기 쿨링바디(42)는 상기 방전아우터바디(32)와 소정간격을 유지하도록 이격되게 배치되고, 상기 쿨러(44) 및 자기력발생부재(45)는 상기 쿨링바디(42)에 의해 감싸져 보호된다. The cooling body 42 is disposed to be spaced apart from the discharge outer body 32 to maintain a predetermined interval, and the cooler 44 and the magnetic force generating member 45 are wrapped and protected by the cooling body 42. .

상기 쿨링바디(42)는 석영, 강화유리, 세라믹, 알루미나 등 고주파가 투과할 수 있는 유전체로 구성될 수 있고, 본 실시예에서는 금속으로 형성된다. The cooling body 42 may be made of a dielectric that can transmit high frequency, such as quartz, tempered glass, ceramic, alumina, and the like, and is formed of a metal in this embodiment.

상기 쿨러(44)는 상기 쿨링바디(42)의 내부에 배치되어 상기 쿨링바디(42)의 온도를 낮춤으로서 상기 자기력발생부재(45)의 온도를 낮춘다. 여기서 상기 쿨러(44)의 내부에는 냉매가 순환하도록 구성되고, 본 실시예에서는 냉각시스템의 증발기에 해당하는 구성이다. 상기 냉각시스템은 압축기, 응축기, 모세관 및 증발기로 구성되어 냉매를 순환시키고, 순환되는 냉매가 상기 증발기에서 증발되는 상변화를 통해 주변의 온도를 하강시키는 것으로서, 당업자에게 일반적인 구성인 바 상세한 설명을 생략한다. 또한 상기 쿨러(44)는 상기 냉각시스템의 구성과 달리 물과 같은 냉매를 지속적으로 순환시키면서 상기 자기력발생부재(45)의 온도를 제어하도록 구성되어도 무방하다. The cooler 44 is disposed inside the cooling body 42 to lower the temperature of the cooling body 42 to lower the temperature of the magnetic force generating member 45. Herein, the coolant 44 is configured to circulate a coolant, and in this embodiment, the coolant 44 is configured to correspond to the evaporator of the cooling system. The cooling system includes a compressor, a condenser, a capillary tube, and an evaporator to circulate the refrigerant, and to reduce the ambient temperature through a phase change in which the circulating refrigerant is evaporated from the evaporator. do. In addition, unlike the configuration of the cooling system, the cooler 44 may be configured to control the temperature of the magnetic force generating member 45 while continuously circulating a refrigerant such as water.

여기서 상기 자기력발생부재(45)는 상기 방전모듈(30)의 내부에 배치되어 플라즈마에 의한 열을 직접 받음에도 불구하고, 상기 쿨러(44)의 냉각에 의해서 플라즈마 형성에 유효한 자기장을 형성시킬 수 있다. In this case, the magnetic force generating member 45 may be disposed inside the discharge module 30 to form a magnetic field effective for plasma formation by cooling the cooler 44 in spite of receiving heat from the plasma directly. .

일반적인 경우 상기 자기력발생부재(45)의 온도가 적정온도 이상으로 상승하는 경우 자기장이 저하되거나 발생되지 않게 되고, 별도의 장치 없이 플라즈마에 의해 가열되는 상기 방전아우터바디(32) 내부에 상기 자기력발생부재(45)가 배치되면 높은 온도에 의해 플라즈마를 형성시키기 위한 자기력을 발생시키지 못한다.In general, when the temperature of the magnetic force generating member 45 rises above an appropriate temperature, the magnetic field is not lowered or generated, and the magnetic force generating member is formed inside the discharge outer body 32 which is heated by plasma without a separate device. If 45 is disposed, it will not generate a magnetic force for forming the plasma by the high temperature.

본 실시예의 상기 쿨러(44)는 냉매의 순환을 통해 상기 자기력발생부재(45)의 온도를 낮춤으로서 상기 방전아우터바디(32) 내부에 배치됨에도 불구하고 적절한 자기장을 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 방전아우터바디(32) 내부에서 자기장을 발생시키기 때문에 자기력의 손실이 적어 보다 효과적으로 자기장을 구현시킬 수 있다. The cooler 44 of the present embodiment can generate an appropriate magnetic field as well as generate an appropriate magnetic field despite being disposed inside the discharge outer body 32 by lowering the temperature of the magnetic force generating member 45 through the circulation of the refrigerant. Since the magnetic field is generated inside the outer body 32, the magnetic force is less likely to be realized more effectively.

또한 플라즈마와 근접한 위치에 자기력발생부재(45)가 배치되는 경우 최소의 자기력으로 최대의 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 효과를 기대할 수 있다. 일반적으로 ECR을 구현할 때 전자석이나 영구자석의 B-Field를 Electric field와 직교하는 방향으로 설치하여 전자의 Cyclone 효과를 발생시키고, 이를 통해 전자의 Mean free path를 길게 형성시킴으로서 플라즈마의 밀도를 증가시키게 된다. 여기서 B-field는 자석으로부터 거의 제곱에 반비례하기 때문에 상기 자기력발생부재(45)가 플라즈마로부터 최대한 가까운 거리에 있어야 그 효과가 극대화된다. In addition, when the magnetic force generating member 45 is disposed in close proximity to the plasma, the maximum ECR (Electron Cyclotron Resonance) effect can be expected with the minimum magnetic force. Generally, when implementing ECR, B-Field of electromagnet or permanent magnet is installed in the direction orthogonal to the electric field to generate the Cyclone effect of electrons, thereby increasing the density of plasma by forming a long mean free path of electrons. . Since the B-field is almost inversely proportional to the square of the magnet, the magnetic force generating member 45 should be as close as possible to the plasma to maximize the effect.

본 실시예에 따른 쿨러(44)는 고온으로 형성되는 상기 방전아우터바디(32) 내부에서 상기 자기력발생유닛(40)을 냉각시킴으로서 자기력을 효과적으로 구현시킬 뿐만 아니라 상기 방전이너바디(50) 및 쿨링바디(42)의 열변형을 방지한다. The cooler 44 according to the present embodiment cools the magnetic force generating unit 40 inside the discharge outer body 32 formed at a high temperature, thereby effectively realizing the magnetic force, as well as the discharge inner body 50 and the cooling body. Prevent thermal deformation of (42).

한편, 상기 방전이너바디(50)는 원통형으로 형성되고, 도시되진 않았으나 접착부재 또는 체결수단을 통해 상기 쿨링바디(42)에 고정된다. On the other hand, the discharge inner body 50 is formed in a cylindrical shape, although not shown is fixed to the cooling body 42 through an adhesive member or fastening means.

또한, 플라즈마를 이용한 가스스크러버 장치에서 일반적으로 사용되는 고전압전극, 접지전극, 가스의 유동 유로 등의 구성은 당업자에게 일반적인 기술인 바 상세한 설명을 생략한다.
In addition, the configuration of a high voltage electrode, a ground electrode, a flow path of a gas, and the like, which are generally used in a gas scrubber apparatus using plasma, a detailed description thereof will be omitted.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기가 도시된 평단면도이고, 도 5는 도 4의 정단면도이다. 4 is a plan sectional view showing a plasma reactor according to another embodiment of the present invention, Figure 5 is a front sectional view of FIG.

도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 플라즈마 반응기는 자기력발생유닛(140) 및 방전이너바디(150)를 제외한 구성이 상기 일 실시예와 동일하다.As shown, the plasma reactor according to the present embodiment has the same configuration as the above embodiment except for the magnetic force generating unit 140 and the discharge inner body 150.

상기 자기력발생유닛(140)은 쿨링바디(42)의 내부에 쿨러(44) 및 자기력발생부재(45)가 배치되되, 상기 쿨러(44)가 상기 자기력발생부재(45)의 표면을 감싸게 배치되어 상기 자기력발생부재(45)를 직접 냉각시키도록 구성된다. The magnetic force generating unit 140 is a cooler 44 and the magnetic force generating member 45 is disposed inside the cooling body 42, the cooler 44 is arranged to surround the surface of the magnetic force generating member 45 It is configured to directly cool the magnetic force generating member 45.

상기 쿨러(44)는 냉매가 순환되도록 관의 형태로 형성되고, 상기 자기력발생부재(45)의 외부를 나선형으로 감싸도록 형성되며, 상기 쿨러(44)가 상기 자기력발생부재(45)와 직접 접촉되도록 배치되는 바, 열전도를 통해 상기 자기력발생부재(45)의 온도를 보다 신속하게 낮출 수 있는 효과가 있다. The cooler 44 is formed in the form of a tube to circulate the refrigerant, is formed to spirally wrap the outside of the magnetic force generating member 45, the cooler 44 is in direct contact with the magnetic force generating member 45 The bar is disposed so as to lower the temperature of the magnetic force generating member 45 more quickly through heat conduction.

또한, 상기 쿨링바디(42)의 내측면은 원통형으로 형성된 상기 방전모듈(30)의 축중심(c)과 평행하지 않고 예각의 사이각(a)을 형성시키도록 형성되고, 상기 방전이너바디(50)는 하측으로 갈수록 단면이 작아지게 형성되는 원추형 원기둥 형태로 형성된다. In addition, the inner surface of the cooling body 42 is formed not to be parallel to the axis center (c) of the discharge module 30 formed in a cylindrical shape to form an acute angle (a), the discharge inner body ( 50) is formed in the shape of a conical cylinder is formed so that the cross section becomes smaller toward the lower side.

즉 상기 쿨링바디(42)의 내측면 및 상기 방전이너바디(50)의 외주면은 테이퍼진 경사면(42a)(150a)으로 형성된다. That is, the inner surface of the cooling body 42 and the outer circumferential surface of the discharge inner body 50 are formed as tapered inclined surfaces 42a and 150a.

여기서 상기 방전이너바디(50)는 원추형 형상으로 인해 별도의 고정과정 없이도 자중에 의해 상기 쿨링바디(42)의 내측면에 삽입된 후 끼워져 고정된다. The discharge inner body 50 is inserted into and fixed to the inner surface of the cooling body 42 by its own weight without a separate fixing process due to the conical shape.

이하 나머지 구성은 상기 일 실시예와 동일한 바 상세한 설명을 생략한다.
The remaining configuration is the same as that of the above-described embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기가 도시된 정단면도이다. Figure 6 is a front sectional view showing a plasma reactor according to another embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 플라즈마 반응기는 쿨링바디(42) 및 방전이너바디(50)가 모두 원통형상으로 형성되되 상기 쿨링바디(42)의 하단에 상기 방전이너바디(50)를 지지하기 위한 지지부(42b)가 연장되어 형성된다. As shown in the plasma reactor according to the present embodiment, both the cooling body 42 and the discharge inner body 50 are formed in a cylindrical shape to support the discharge inner body 50 at the lower end of the cooling body 42. The support portion 42b for extending is formed.

상기 지지부(42b)는 축 중심방향으로 돌출되어 상기 방전이너바디(50)의 하중을 지지하도록 구성된다. The support portion 42b protrudes in the axial center direction and is configured to support the load of the discharge inner body 50.

이하 나머지 구성은 상기 일 실시예와 동일하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
Since the remaining configuration is the same as that of the above embodiment, detailed description will be omitted.

이하 나머지 구성은 상기 일 실시예와 동일한 바 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, the rest of the configuration is the same as the above embodiment and a detailed description thereof will be omitted.

상기와 같이 본 발명을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 다양한 조합을 통해 당업자에 의해 응용이 가능하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, This is possible.

10 : 플라즈마 반응기 12 : 전원공급부
15 : 고주파발진기 20 : 도파관모듈
22 : 도파관바디 25 : 플런저
30 : 방전모듈 32 : 방전아우터바디
35 : 미세조절튜너 40 : 자기력발생유닛
41 : 슬릿 42 : 쿨링바디
42a : 경사면 42b : 지지부
44 : 쿨러 45 : 자기력발생부재
50 : 방전이너바디10: plasma reactor 12: power supply
15: high frequency oscillator 20: waveguide module
22: waveguide body 25: plunger
30: discharge module 32: discharge outer body
35: fine tuning tuner 40: magnetic force generating unit
41: Slit 42: Cooling Body
42a: slope 42b: support
44: cooler 45: magnetic force generating member
50: discharge inner body

Claims

A high frequency oscillator 15 for oscillating high frequency; A waveguide module 20 for transmitting the high frequency oscillated by the high frequency oscillator 15; A discharge outer body 32 disposed to be orthogonal to the waveguide module 20 and passing a high frequency transmitted along the waveguide module 20; A magnetic force generating unit 40 disposed inside the discharge outer body 32 to generate magnetic force and cooled by a refrigerant circulated from the outside; Is disposed on the waveguide module 20, and includes a plunger 25 for controlling the impedance inside the discharge outer body 32 while moving along the waveguide module 20 to form a plasma,
The magnetic force generating unit 40
A cooling body 42 in which a slit 41 is formed to move the high frequency inwardly; A magnetic force generating member 45 inserted into the cooling body 42 and disposed; Is disposed on the cooling body 42 includes the cooler 44 for cooling the magnetic force generating member 45,
The slit 41 is disposed at a position equal to 1/4 of the high frequency waveform transmitted along the waveguide module 20, and the magnetic force generating member 45 is radially based on the center of the discharge outer body 32 axis. The plurality of coolers 44 are arranged to surround the side of the magnetic force generating member 45 or the magnetic force generating member 45.

The method according to claim 1,
The cooling body 42 is a plasma reactor formed in a cylindrical shape.

The method of claim 2, wherein the plasma reactor,
Particularly inserted into the discharge outer body 32 through the discharge outer body 32, the fine control tuner 35 for matching the high frequency between the discharge outer body 32 and the cooling body 42 is further Plasma reactor comprising.

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