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KR101655901B1 - The Convergence Plasma Cleaning Appratus - Google Patents

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KR101655901B1
KR101655901B1 KR1020150022463A KR20150022463A KR101655901B1 KR 101655901 B1 KR101655901 B1 KR 101655901B1 KR 1020150022463 A KR1020150022463 A KR 1020150022463A KR 20150022463 A KR20150022463 A KR 20150022463A KR 101655901 B1 KR101655901 B1 KR 101655901B1
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South Korea
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reactor
plasma
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ferrite core
high voltage
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전종혁
편강오
최규호
홍진
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주식회사 테라텍
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Abstract

고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치가 개시된다. 본 발명에 따른 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치는, 반도체 반응로(챔버)와 진공펌프의 중간에 형성되며 트랜스포머 결합 플라즈마(Transformer Coupled Plasma, TCP)를 형성하는 리액터; 리액터의 외부에 장착되는 페라이트 코어 어셈블리; 페라이트 코어 어셈블리에는 감겨져 전력을 인가하는 전력선 및 파워제네레이터; 리액터의 외부에 형성되며 페라이트 코어 어셈블리의 위치와 겹치지 않도록 장착되는 고전압 점화장치;를 포함한다.
이에 따르면, 아르곤, 질소 가스 없이도 초기 방전이 가능하며, 특히 대량 가스 유입시에도 플라즈마를 유지할 수 있는 큰 장점이 있다.Disclosed is a high-voltage fusion exhaust plasma purification apparatus. A high-pressure fused exhaust plasma cleaning apparatus according to the present invention includes: a reactor formed between a semiconductor reaction chamber (chamber) and a vacuum pump and forming a transformer coupled plasma (TCP); A ferrite core assembly mounted on the exterior of the reactor; The ferrite core assembly includes a power line and a power generator wound and powered; And a high voltage igniter formed outside the reactor and mounted so as not to overlap the position of the ferrite core assembly.
According to this, an initial discharge is possible without argon or nitrogen gas, and there is a great advantage that the plasma can be maintained even when a large amount of gas is introduced.

Description

고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치{The Convergence Plasma Cleaning Appratus}The Convergence Plasma Cleaning Appratus < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 반도체산업에 있어서 반도체를 제조하는 장치에서 배출되는 유해가스의 제거 또는 각 장치의 배기부와 배기펌프에 쌓이는 부산물 제거를 위한 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-voltage fused-discharge plasma cleaning apparatus for removing harmful gas discharged from an apparatus for manufacturing a semiconductor in a semiconductor industry or removing by-products accumulated in an exhaust part and an exhaust pump of each apparatus.

오늘날 반도체 소자를 제조하는 공정은 크게 패턴 형성을 위한 노광 및 현상공정(Lithography), 얇은 막을 쌓는 증착공정(Deposition), 쌓은 막을 패턴대로 식각하는 에칭공정의 3가지로 분류된다. Today, semiconductor devices are classified into three processes: exposure and development for pattern formation, deposition for depositing a thin film, and etching for etching a deposited film according to a pattern.

이중, 증착공정과 에칭공정은 많은 유해가스를 사용하며 또한 많은 부산물이 발생한다. Among them, the deposition process and the etching process use many harmful gases and many byproducts occur.

증착공정은 주로 실리콘옥사이드(SiO2), 실리콘나이트라이드(Si3N4) 등의 절연막과 금속(Metal)배선 공정에 해당한다. The deposition process mainly corresponds to an insulating film such as silicon oxide (SiO2), silicon nitride (Si3N4), and a metal wiring process.

절연막에 있어서는 실란(SiH4)을 비롯한 실리콘계 가스들 및 암모니아(NH3) 등을 사용하게 되며, 증착되는 막은 반도체 웨이퍼만이 아니라 반응챔버나 진공배관, 진공펌프등에 쌓이게 된다. Silicon gases such as silane (SiH 4 ) and ammonia (NH 3 ) are used in the insulating film, and the deposited film is accumulated not only in the semiconductor wafer but also in the reaction chamber, the vacuum pipe, and the vacuum pump.

이러한 부산물이 쌓이면 진공압력의 변화, 주기적인 교체와 세정을 위하여 반응로를 공기중에서 청소하거나 배관을 분해하게 된다. 또한 이러한 부산물등은 대부분 인체에 해로운 물질들이다.When these by-products accumulate, the reactor is cleaned in the air or the piping is disassembled to change the vacuum pressure, periodically replace and clean the reactor. Most of these by-products are harmful to humans.

이 부산물들은 진공펌프내에도 쌓이게 되어 펌프의 성능을 저하시키는 원인이 되기도 한다.These by-products also accumulate in the vacuum pump, which may cause the performance of the pump to deteriorate.

에칭공정에서는 증착된 막을 식각하게 되는데, 이 때 사용되는 가스는 주로, NF3, CF4, SF6,C3F8, CHF3, C2F6, F2, HF 등의 불소계 가스(fluorine gas)들과, 금속막과 실리콘을 에칭하는데 사용되는 Cl2, HCl, BCl3, CHCl3 등의 염소계 가스(chlorine gas)들이다. In the etching process, the deposited film is etched. The gas used at this time is mainly a fluorine gas such as NF 3 , CF 4 , SF 6 , C 3 F 8 , CHF 3 , C 2 F 6 , F 2 , gas, and chlorine gases such as Cl 2 , HCl, BCl 3 , and CHCl 3 used to etch metal films and silicon.

이 가스들은 매우 독성과 부식성이 강하여 웨이퍼 반응로에서 완전 분해되지 않으며, 현재 제조공장에서 사용하고 있는 스크러버에서도 완전한 분해에는 어려움이 있는 실정이다.These gases are highly toxic and corrosive and are not completely decomposed in the wafer reactor, and are difficult to completely decompose in the scrubber used in the manufacturing plant.

상기와 같은 이유로, 진공펌프와 웨이퍼반응로 사이에 위치하여 독성가스나 부산물등을 분해하거나 스크러버에서 처리가 용이한 형태로 전환시키는 방법이 모색되고 있으며, 또한 시도되고 있기도 있다. For the above reasons, a method of decomposing toxic gas, by-products, or the like into a form that is disposed between the vacuum pump and the wafer reaction path and converting it into a form easy to be processed by the scrubber has been sought and tried.

기존에는 축전결합형 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma)나 유도결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma) 또는 초고주파(Microwave)를 이용한 대기압 플라즈마 방식이 시도되고 있다.Conventionally, an atmospheric pressure plasma method using a capacitively coupled plasma, an inductively coupled plasma, or a microwave has been attempted.

유도결합형(ICP)나 축전결합형 (CCP) 플라즈마의 경우는 전력을 방사하는 점화 전극이 진공공간과 분리되어야 한다. In the case of inductively coupled (ICP) or capacitive coupled (CCP) plasma, the ignition electrode that emits power must be separated from the vacuum space.

절연체 또는 유전체(쿼츠, 세라믹등)로 분해하고자 하는 가스의 유로인 진공공간을 분리해서 전력을 인가한다. Separate the vacuum space, which is the flow path of the gas to be decomposed into an insulator or a dielectric (quartz, ceramic, etc.), and apply electric power.

때문에 진공과 대기압공간의 밀폐구조가 필요한데 상기 물질들은 충격에 매우 취약하기 때문에 진동이 계속적으로 발생하는 펌프와 결합시키기 위하여 세심한 설계와 취급주의가 수반되며 이에 따른 비용의 증가가 매우 크다.Therefore, a vacuum and atmospheric space sealing structure is required. Since the materials are very vulnerable to impact, careful design and handling are required to bond the pump with a pump that continuously generates vibration, and the cost increases accordingly.

초고주파는 높은 주파수로 인해 전자기파의 파장이 10cm 내외로써 매우 짧기 때문에 플라즈마의 발생 공간이 매우 작다. Since the microwave has a very short wavelength of about 10 cm due to the high frequency, the generation space of the plasma is very small.

따라서 대기압상태의 토치형태로 주로 사용되며, 진공에 사용하더라도 작은 공간에서 사용해야 하는 단점이 있다.Therefore, it is mainly used in the form of a torch at atmospheric pressure, and has a drawback in that it is used in a small space even when used in a vacuum.

축전결합형 플라즈마(CCP)는 이온의 밀도가 ~1010 개/cm3, 유도결합형 플라즈마(ICP)는 ~1011~1012 개/ ㎤으로서 실제로 반응부산물을 대량으로 처리하기에는 부족하다. 따라서, 더 높은 플라즈마 밀도가 필요하다. Condensation-coupled plasma (CCP) has a density of ~ 10 10 ions / cm 3 for ions and ~ 10 11 ~ 10 12 ions / cm 3 for inductively coupled plasma (ICP) Therefore, a higher plasma density is required.

상기의 플라즈마보다 더 높은 플라즈마 밀도를 발생시키는 소스로는, 페라이트 코어 어셈블리를 이용한 플라즈마가 있는데 방전공간을 폐루프형상으로 구현할 경우에는 이온의 밀도가 ~1013개/㎤ 정도로 매우 높은 것으로 알려져 있다. As a source for generating a higher plasma density than the above plasma, there is a plasma using a ferrite core assembly. It is known that when the discharge space is implemented in a closed loop shape, the density of ions is as high as about 10 13 / cm 3.

또한, 이 방식은 수십 mTorr의 압력부터 수 Torr의 압력까지 넓은 범위에서 플라즈마를 유지할 수 있다. In addition, this method can maintain the plasma over a wide range from a pressure of tens of mTorr to a pressure of several Torr.

이러한 이유로 반도체 증착 반응로의 주기적 건식세정 장치로 널리 사용된다.For this reason, it is widely used as a cyclic dry cleaning device in a semiconductor deposition reaction furnace.

마그네틱 코어 플라즈마의 형성은, 진공의 공간을 폐루프형태로 리액터를 설계하고 이 리액터 외부에 페라이트 코어 어셈블리를 배치시킨다. The formation of a magnetic core plasma is achieved by designing a reactor in the form of a closed loop of a vacuum space and placing the ferrite core assembly outside the reactor.

이 코어에 교류 전기장을 인가하게 되면 렌쯔의 법칙(Lentz‘s Law)에 따라 코어 내부에 교류 자기장이 형성되고, 이 자기장의 변화에 의해 리액터 내부에 교류 전기장이 발생하게 된다. 구조가 변압기의 형태와 유사하여 트랜스포머 결합 플라즈마(Transformer Coupled Plasma, TCP)라고 명명되기도 한다. When an AC electric field is applied to the core, an AC magnetic field is formed in the core according to Lentz's Law, and an alternating electric field is generated in the reactor by the change of the magnetic field. The structure is similar to that of a transformer and is sometimes called Transformer Coupled Plasma (TCP).

국내 등록특허 10-1341850호에는 플라즈마 건식세정에 관련된 기술이 개시되어 있다. 국내 공개 특허 10-2011-0077604호에는 건식세정시 생성된 반응부산물을 고온에서 가열하지 않고도 제거할 수 있는 웨이퍼 세정 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법이 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-1341850 discloses a technique related to plasma dry cleaning. Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0077604 discloses a wafer cleaning apparatus capable of removing reaction by-products generated during dry cleaning without heating at a high temperature and a wafer cleaning method using the same.

한편 높은 이온밀도를 형성하는 TCP 특성을 이용하면, 반도체 반응로에서 형성되는 부산물의 분해 및 PFC 가스의 처리에도 높은 효율을 기대할 수 있게 된다.On the other hand, by using the TCP characteristic that forms a high ion density, high efficiency can be expected in the decomposition of the byproduct formed in the semiconductor reaction furnace and the treatment of the PFC gas.

그런데, TCP는 높은 이온밀도의 장점이 있기는 하나, 이 때 사용되는 교류전력의 주파수가 일반적으로 50KHz~1MHz 정도이다. 따라서, 여러 가스들 중에서 이 주파수에 잘 반응하는 가스가 플라즈마로 용이하게 형성된다. 일반적으로 아르곤(Ar)에서 가장 잘 발생하는 특징이 있으며 질소(N2)나 NF3, CF4 등의 불소계(Flourine) 가스에서는 플라즈마 개시방전이 잘 되지 않는 문제점이 있다.However, although the TCP has the advantage of high ion density, the frequency of the AC power used in this case is generally about 50 KHz to 1 MHz. Therefore, among many gases, a gas which reacts well to this frequency is easily formed into a plasma. In general, there is a characteristic that arising most from argon (Ar), and there is a problem that plasma starting discharge is not performed well in nitrogen (N2), fluorine gas such as NF3, CF4 and the like.

일반적으로, 초고주파 장치는 도파관(Waveguide)과 절연체나 초고주파가 용이하게 통과할 수 있는 넓이를 가진 유전체창문을 사용하게 되는데, 이렇게 하면 전력이 반사되지 않도록 도파관의 설계에 유의하여야 하며, 비용이 증가하고 시스템의 부피가 커지는 단점이 있다. In general, a microwave device uses a waveguide, a dielectric window having an area where an insulator or a microwave can easily pass through. In this case, it is necessary to pay attention to the design of the waveguide so as not to reflect power, There is a drawback that the volume of the system becomes large.

또한 유전체 창문의 크기도, 초고주파의 파장이 잘 통과할 수 있는 크기로 직사각형의 형태이며 단변의 길이가 3cm이상, 장변의 길이가 8cm이상으로 설계되게 되며 이것은 장치의 크기를 증가시킨다.In addition, the size of the dielectric window is designed to be a rectangular shape with a high enough frequency to pass through a microwave wavelength, and the length of the short side is designed to be 3 cm or more and the length of the long side to be 8 cm or more.

반도체 제조라인의 경우, 사용되는 진공펌프들과 배관라인들이 밀집되어 배치되는 경우가 대부분이기 때문데 큰 시스템장치는 설치에 많은 제한이 있다.In the case of a semiconductor manufacturing line, most of the vacuum pumps and piping lines used are arranged in a dense manner.

이러한 이유로 넓은 압력범위와 많은 종류의 유해가스를 플라즈마로 용이하게 형성시켜면서도, 반도체 제조라인이나 기타 산업현장에서의 사용에 바람직하도록 시스템의 크기가 크지 않은 정화장치가 필요하다.
For this reason, there is a need for a purifier that does not have a large system size, which is suitable for use in semiconductor manufacturing lines or other industrial sites while easily forming a wide pressure range and many types of noxious gases by plasma.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 반도체 제조 반응기와 배기펌프 사이에 배치되며, 자기코어를 이용한 플라즈마와 고전압장치를 이용한 플라즈마의 융합구조를 통해 소용량에서 대용량까지의 넓은 압력 영역대에서 고효율의 처리능력을 발휘하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method which are arranged between a semiconductor manufacturing reactor and an exhaust pump, The present invention provides a high-voltage fused-discharge plasma cleaning apparatus that exhibits high-efficiency processing capability in a high-voltage fused-discharge unit.

본 발명의 일 실시예는, 반도체 반응로(챔버)와 진공펌프의 중간에 형성되며 트랜스포머 결합 플라즈마(Transformer Coupled Plasma, TCP)를 형성하는 리액터; 리액터의 외부에 장착되는 페라이트 코어 어셈블리; 페라이트 코어 어셈블리에는 감겨져 전력을 인가하는 전력선 및 파워제네레이터; 리액터의 외부에 형성되며 페라이트 코어 어셈블리의 위치와 겹치지 않도록 장착되는 고전압 점화장치;를 포함하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치와 관련된다. One embodiment of the present invention relates to a reactor formed between a semiconductor reaction chamber (chamber) and a vacuum pump and forming a transformer coupled plasma (TCP); A ferrite core assembly mounted on the exterior of the reactor; The ferrite core assembly includes a power line and a power generator wound and powered; And a high voltage ignition device formed on the exterior of the reactor and mounted so as not to overlap the position of the ferrite core assembly.

따라서 다양한 종류의 가스가 유입이 될 경우 점화를 위한 Ar 또는 N2 등의 가스를 별도로 공급하지 않아도 고전압 점화장치로 먼저 방전을 완료하면 TCP 파워를 인가하여 플라즈마가 매우 쉽게 유지할 수 있다. Therefore, even if gas such as Ar or N2 is not separately supplied for various kinds of gas flow, plasma can be very easily maintained by applying TCP power when the discharge is completed by the high voltage ignition device.

또한 대량 가스를 사용하는 환경에서는 TCP와 동시에 고전압 점화장치에 파워를 인가하여 플라즈마를 유지할 수 있도록 하였다.
In addition, in the environment using a large amount of gas, the power is applied to the high voltage ignition device simultaneously with the TCP to maintain the plasma.

본 발명에 따르면, 아르곤, 질소 가스 없이도 초기 방전이 가능하며, 특히 대량 가스 유입시에도 플라즈마를 유지할 수 있는 큰 장점이 있다.According to the present invention, an initial discharge is possible without using argon or nitrogen gas, and there is a great advantage that the plasma can be maintained even when a large amount of gas is introduced.

본 발명은 트랜스포머 결합 플라즈마(TCP)의 높은 이온밀도와 고전압 점화장치의 특성을 이용하여 다양한 종류의 가스 및 부산물에 대하여 플라즈마 개시 방전을 용이하게 할 수 있다.The present invention can facilitate plasma-initiated discharge of various types of gases and by-products using the high ion density of a transformer-coupled plasma (TCP) and the characteristics of a high-voltage igniter.

고전압 점화장치를 사용함에 있어서, 수량을 10개 이상 설치하여 가스 분해율을 향상시킬 수 있으며, 무엇보다 이그니션을 위한 별도의 가스(Ar, N2 및 불활성 가스)를 주입하지 않아도 된다.In using a high voltage ignition device, it is possible to increase the gas decomposition rate by installing more than 10 water quantities, and it is not necessary to inject a separate gas (Ar, N2 and inert gas) for the ignition.

TCP 단일 플라즈마 소스에 고전압 점화장치를 추가함으로써, 단일 플라즈마 소스보다 더 넓은 압력영역과 대량의 유해가스 및 부산물 처리에 효과적으로 적용될 수 있다.
By adding a high-voltage ignition device to a single TCP plasma source, it can be effectively applied to a wider range of pressures and larger amounts of noxious gas and by-products than a single plasma source.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 정면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 구조도,
도 4 및 도 5는 본 발명에서 고전압 점화장치의 결합 예를 나타낸 부분 단면도,
도 6 및 도 7은 본 발명에서 고전압 점화장치의 점화 전극을 나타낸 도면.FIG. 1 is a perspective view of a fusion type plasma purification apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG.
FIG. 2 is a front view showing a fusion type plasma purifying apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a structural view illustrating a fusion type plasma purification apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 4 and FIG. 5 are partial cross-sectional views showing an example of coupling of a high-voltage ignition device in the present invention,
6 and 7 are diagrams illustrating an ignition electrode of a high voltage igniter in accordance with the present invention;

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It does not mean anything.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.
In addition, the sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation, and the terms defined specifically in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user, operator It should be noted that the definitions of these terms should be made on the basis of the contents throughout this specification.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 정면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 구조도, 도 4 및 도 5는 본 발명에서 고전압 점화장치의 결합 예를 나타낸 부분 단면도, 도 6 및 도 7은 본 발명에서 고전압 점화장치의 점화 전극을 나타낸 도면이다.
FIG. 1 is a perspective view of a fusion plasma cleaner according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing a fusion plasma cleaner according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 and 5 are partial cross-sectional views illustrating an example of coupling of a high-voltage ignition device in the present invention, and FIGS. 6 and 7 illustrate a structure of a high-voltage ignition device according to the present invention. Fig.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치는, 폐루프 형상의 방전공간(20)을 갖는 리액터(2); 상기 리액터(2)의 외부에 장착되는 페라이트 코어 어셈블리(4); 상기 페라이트 코어 어셈블리(4)를 감싸며 형성되어 전력을 인가하는 유도코일(미도시); 상기 리액터(2)의 외부에 장착되며 상기 방전공간(20)으로 고전압을 발생시키는 고전압 점화장치(6);를 포함하여 구성된다.
As shown in FIGS. 1 to 7, the convergent plasma cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention includes a reactor 2 having a closed-loop discharge space 20; A ferrite core assembly 4 mounted on the outside of the reactor 2; An induction coil (not shown) which surrounds the ferrite core assembly 4 and applies electric power; And a high voltage ignition device (6) mounted on the outside of the reactor (2) and generating a high voltage in the discharge space (20).

상기 리액터(2)는 상,하로 맞대어져 결합되는 제1바디(21)와 제2바디(22)로 구성되고, 제1바디(21) 및 제2바디(22)의 맞대어지는 부위에 절연체(23)가 개재된다. 제1바디(21)에는 입구(24)가 형성되고 제2바디(22)에는 출구(25)가 형성된다. The reactor 2 is composed of a first body 21 and a second body 22 which are coupled to each other by being vertically and downwardly engaged with each other. 23 are interposed. An inlet 24 is formed in the first body 21 and an outlet 25 is formed in the second body 22.

상기 절연체(23)는 리액터 블록 자체에서 유도되는 폐회로 전류를 차단할 수 있도록 형성되는 것이다.
The insulator 23 is formed so as to block the closed-circuit current induced in the reactor block itself.

제1바디(21) 및 제2바디(100,200)는 알루미늄과 같이 전도성 금속 재질이며 동일한 형상과 크기로 이루어지고, 서로 맞대어져 결합되는 것으로, 내부에는 각기 호형의 방전공간(20)이 형성된다. The first body 21 and the second bodies 100 and 200 are made of conductive metal such as aluminum and have the same shape and size. The first body 21 and the second bodies 100 and 200 are coupled to each other to form arc-shaped discharge spaces 20 therein.

따라서 각기 상반된 2개의 방전공간(20)이 통하도록 연결됨으로써 폐루프 형상(또는 도우넛 형상이라고도 함)의 방전공간(20)이 리액터(2) 내에 형성된다. Therefore, the two discharge spaces 20, which are opposite to each other, are connected to each other so that a discharge space 20 of a closed loop shape (or a donut shape) is formed in the reactor 2.

이렇게 폐루프 형상의 방전공간(20)이 형성되고, 이 방전공간(20)은 내면이 매끄럽고 곡면이므로 미세 미립자가 누적되지 않아 이물질의 유입이 해소될 수 있어 플라즈마 효율이 개선될 수 있다.
In this manner, the discharge space 20 having a closed loop shape is formed. Since the discharge space 20 has a smooth inner surface and a curved surface, the microfine particles are not accumulated, so that the inflow of foreign matter can be eliminated and the plasma efficiency can be improved.

리액터(2)의 중간영역에 페라이트 코어 어셈블리(4)가 리액터(2) 중간부분을 감싸도록 배치된다. A ferrite core assembly (4) is disposed in the middle region of the reactor (2) so as to surround the middle portion of the reactor (2).

페라이트 코어 어셈블리(4)는 리액터(2)를 감싸며 폐루프를 형성하도록 한다. 따라서 폐루프는 쌍으로 이루지며 개수는 2, 4, 6, 8…과 같이 형성된다.
The ferrite core assembly 4 surrounds the reactor 2 and forms a closed loop. Therefore, the closed loop is paired and the number is 2, 4, 6, 8 ... .

한편 리액터(2)의 외부이자 페라이트 코어 어셈블리(4)에 인접하여 쿨링블럭(8)이 형성된다.페라이트 코어 어셈블리(4)는 자속이 유도되면서 열을 발생하기 때문에 쿨링블럭(8)을 이용하여 냉각시킨다. A cooling block 8 is formed adjacent to the ferrite core assembly 4 outside the reactor 2. The ferrite core assembly 4 generates heat by inducing magnetic flux and thus uses the cooling block 8 And cooled.

쿨링블럭(8)은 제1바디(21) 및 제2바디(22)의 외부에 각기 형성되며, 내부에는 냉각수 순환통로가 형성되고 일측에는 냉각수 공급부 및 냉각수 회수부가 연결된다. 따라서 쿨링블럭(8)의 내부에 물이 흐르면서 냉각시킨다.
The cooling block 8 is formed outside the first body 21 and the second body 22, and a cooling water circulation passage is formed therein, and a cooling water supply unit and a cooling water recovery unit are connected to one side. Therefore, the water is cooled while cooling the inside of the cooling block 8.

상기 쿨링블럭(8)과 페라이트 코어 어셈블리(4)를 포함하여 유도코일(미도시)을 감고 파워제네레이터(미도시)가 연결된다. The induction coil (not shown) is wound around the cooling block 8 and the ferrite core assembly 4, and a power generator (not shown) is connected.

유도코일은 2~10회의 턴수를 갖는다. The induction coil has 2 to 10 turns.

파워제네레이터는 최대 12KW까지 출력이 가능하며, 가스종류와 압력변화에 따른 임피던스 변화는 파워제네레이터 자체적으로 주파수를 가변하여 200KHz와 500KHz 사이에서 매칭하도록 구성된다.
The power generator can output up to 12KW, and the change in impedance due to gas type and pressure change is configured to match between 200KHz and 500KHz by varying the frequency of the power generator itself.

리액터(2)의 상부에는 반도체 제조 반응로(챔버)에 연결되는 진공 배관이 설치된다.On the upper part of the reactor 2, a vacuum pipe connected to a semiconductor manufacturing reaction furnace (chamber) is installed.

진공 배관은 반응로에서 직접연결되는 경우도 있고 터보펌프가 구비된 반도체 장비는 터보펌프 배기구와 연결된다. Vacuum piping may be directly connected to the reactor, and semiconductor equipment equipped with a turbo pump may be connected to the turbo pump exhaust port.

또한 리액터(2)의 하부에는 진공 배기용 펌프인 드라이펌프(Dry Pump)와 연결되며, 드라이 펌프는 가스 및 부산물을 처리하는 스크러버와 연결된다.
Further, the reactor 2 is connected to a dry pump, which is a pump for vacuum evacuation, and the dry pump is connected to a scrubber for treating gas and byproducts.

리액터(2)에는 고전압을 인가하여 점화할 수 있도록 고전압 점화장치(6)가 결합된다. The high voltage ignition device 6 is coupled to the reactor 2 so as to be able to ignite by applying a high voltage.

고전압 점화장치(6)는 자동차에 사용되는 이그니션 코일, 보일러 및 버너에 사용되는 점화트랜스가 사용될 수 있다. The high voltage ignition device 6 may be an ignition coil used in an automobile, a boiler, and an ignition transformer used in a burner.

고전압 점화장치(6)의 전원은 208V~220V 의 일반적인 전원을 사용한다. The power source of the high voltage ignition device 6 is a general power source of 208V to 220V.

장치의 사양에 따라서 24V~30V의 직류 전원을 사용할 수도 있다. Depending on the specifications of the device, a DC power source of 24V to 30V may be used.

리액터(2)와 고전압 점화장치(6)가 직접 체결되면 진공을 유지할 수 있도록 고전압 점화장치(6)와 리액터(2) 외벽은 오링(7)을 사용하여 진공을 유지할 수 있도록 설치한다. When the reactor 2 and the high-voltage ignition device 6 are directly coupled, the high-voltage ignition device 6 and the outer wall of the reactor 2 are installed so as to maintain a vacuum using an O-ring 7 so as to maintain a vacuum.

오링(7)은 세라믹으로 절연된 고전압 점화장치(6)와 외벽의 진공이 유지될 수 있도록 설치된다.
The O-ring 7 is installed so that the vacuum of the high-voltage igniter 6 and the outer wall insulated by the ceramic can be maintained.

세라믹은 산화알루미늄(Al2O3), 질화실리콘(Si3N4), 사파이어, 강화유리로 이루어진 군에서 선택된다. The ceramic is selected from the group consisting of aluminum oxide (Al2O3), silicon nitride (Si3N4), sapphire, tempered glass.

고전압 점화장치(6)는 리액터(2)에 형성된 장착구(39)에 삽입되는 점화기본체(62)와, 상기 점화기본체(62) 내에 결합되며 리액터(2)의 내부로 인입되며 점화가 이루어지는 전극팁(63) 및 전극팁(63)에 연결된 점화 전극(64)으로 구성되고, 점화기본체(62)의 후단에는 고전압 트랜스(66)를 비롯한 전원인가부가 연결된다. The high voltage ignition device 6 includes an igniter main body 62 inserted into a mounting hole 39 formed in the reactor 2 and an igniter main body 62 connected to the igniter main body 62, A tip 63 and an ignition electrode 64 connected to the electrode tip 63. A power supply unit including a high voltage transformer 66 is connected to the rear end of the igniter main body 62. [

점화 전극(64)은 도 6에 도시된 바와 같이, 코일 형상이면서 원형으로 형성된다. 또는 점화 전극(64)은 도 7에 도시된 바와 같이, 원형 루프 형상으로 형성된다.
The ignition electrode 64 is formed into a coil shape and a circular shape as shown in Fig. Or the ignition electrode 64 is formed in a circular loop shape, as shown in Fig.

한편 고전압이 발생하는 고전압 점화장치(6)의 점화 전극(64)과 리액터(2)의 내부 벽 간의 거리를 적절히 조절할 수 있는 간격조절수단이 포함된다.And an interval adjusting means capable of appropriately adjusting the distance between the ignition electrode 64 of the high voltage ignition device 6 in which a high voltage is generated and the inner wall of the reactor 2 is included.

리액터(2)는 접지와 연결되어 있어 접지 상태가 된다. The reactor 2 is connected to the ground and is grounded.

상기 간격조절수단의 일 실시예는, 도 4에 도시된 바와 같이, One embodiment of the gap adjusting means, as shown in Figure 4,

리액터(2)의 장착구(39)의 내주면에 나사산(392)이 형성되고, 점화기본체(62)의 외주면에 나사산(622)이 형성되어 나사결합되도록 하며, 점화기본체(62)의 인입깊이를 조절할 수 있도록 하는 것이다.
A screw thread 392 is formed on the inner circumferential surface of the mounting hole 39 of the reactor 2 and a screw thread 622 is formed on the outer circumferential surface of the igniter main body 62 so as to be threadedly engaged with the inlet depth of the igniter main body 62 So that it can be adjusted.

한편 상기 간격조절수단의 다른 실시예는 도 5에 도시된 바와 같이, On the other hand, another embodiment of the gap adjusting means, as shown in FIG. 5,

리액터(2)의 장착구(39)의 내주면에 길이방향으로 다수로 형성되는 고정홈(38)과, 상기 점화기본체(62)의 외주면에 돌출되도록 결합되며 상기 고정홈(38)에 삽입되는 볼(626) 및 상기 볼(626)을 탄력적으로 지지하는 스프링(628)을 포함한다.A fixing groove 38 formed on the inner circumferential surface of the mounting hole 39 of the reactor 2 in a longitudinal direction and formed to be protruded from the outer circumferential surface of the igniter main body 62, (626) and a spring (628) for resiliently supporting the ball (626).

또한 상기 점화기본체(62)의 외주면 타측에는 길이 방향의 가이드(624)가 형성되고, 상기 장착구(39)의 내주면 타측에 길이 방향으로 형성되어 상기 가이드(624)가 삽입되는 레일홈(394)을 더 포함한다. A guide 624 in the longitudinal direction is formed on the other side of the outer circumferential surface of the igniter main body 62 and a rail groove 394 in which the guide 624 is inserted is formed on the other side of the inner circumferential surface of the mounting hole 39, .

따라서 점화기본체(62)를 삽입하거나 빼낼때 볼(626)이 고정홈(38)에 순차적으로 결합되면서 일시적으로 고정된 상태가 될 수 있다.
Therefore, when inserting or removing the igniter main body 62, the ball 626 may be temporarily fixed to the fixing groove 38 while being sequentially coupled thereto.

한편 고전압 점화장치(6)는 1개 이상 10개까지 사용된다. On the other hand, one to ten high-voltage ignition devices 6 are used.

고전압 점화장치(6)에 전원을 인가하는 시점은 반도체 반응로에서 가스가 인입되는 것이 확인된 후이어야 한다.
The time when the power is applied to the high voltage ignition device 6 should be confirmed after the gas is introduced from the semiconductor reaction furnace.

일단 TCP 플라즈마가 발생한 후에는 고전압 점화장치(6)는 유지하거나 혹은 꺼 둘 수도 있다. Once the TCP plasma has occurred, the high voltage ignition device 6 may be maintained or turned off.

이것은 처리가스의 분해율이나 부산물 파우더의 축적 정도, 사용 가스량 등에 따라 선택적으로 공정에 적용하도록 한다.This is selectively applied to the process depending on the decomposition rate of the process gas, the degree of accumulation of the by-product powder, the amount of the used gas, and the like.

리액터(2)의 4개소에 각기 대칭되게 4개의 고전압 점화장치(6)가 배치된다.
Four high-voltage ignition devices 6 are arranged symmetrically at four places of the reactor 2.

리액터(2)를 진공으로 유지하여야 하기 때문에 절연체나 유전체를 고전압 점화장치(6)의 방사헤드부분에 맞게 구성하도록 한다.
Since the reactor 2 must be kept in a vacuum, the insulator or the dielectric is adapted to the radiating head portion of the high voltage ignition device 6.

한편 리액터(2)의 입구 및 출구에 영구자석(M)을 장착함으로써 내부에서 발생하는 플라즈마의 밀도를 향상할 수 있도록 한다. On the other hand, the permanent magnets M are mounted on the inlet and the outlet of the reactor 2 to improve the density of plasma generated therein.

영구자석(M)은 1000~5000 Gauss를 사용하며, 배치는 입구의 형태에 따라 원형으로 4개이상을 균일한 간격으로 배치되도록 한다.The permanent magnet (M) uses 1000 to 5000 Gauss, and the arrangement is arranged in a circular shape according to the shape of the inlet, so that at least four are arranged at a uniform interval.

리액터(2)로의 유해가스 및 부산물의 유입시기는 이 정화장치가 설치되는 메인장비와 연동되어 작동되도록 한다. 이때 연동은 통신 또는 온/오프(On/Off) 제어시그널을 사용한다.
The inflow timing of the harmful gas and by-products into the reactor 2 is made to operate in conjunction with the main equipment in which the purifier is installed. At this time, the interlocking uses a communication or an on / off control signal.

또한 리액터(2)의 일측에 구멍을 형성하고, 이 구멍에 뷰포트(9)를 장착함으로써 플라즈마 발생상태를 육안으로 확인할 수 있다.
A hole is formed at one side of the reactor 2, and a viewport 9 is attached to the hole, so that the state of plasma generation can be visually confirmed.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.

반도체 반응로 챔버로부터 가스가 리액터(2)에 유입이 되면 고전압 점화장치(6)로부터 발생된 고전압을 이용하여 리액터(2) 내부에 초기 플라즈마를 방전시킨다.When the gas flows into the reactor 2 from the semiconductor reaction furnace chamber, the plasma is discharged into the reactor 2 using the high voltage generated from the high voltage ignition device 6.

이와 동시에 페라이트 코어 어셈블리(4)에도 파워를 인가하여 TCP 플라즈마를 방전시키는 것이다. At the same time, power is also applied to the ferrite core assembly 4 to discharge TCP plasma.

따라서 트랜스포머 결합 플라즈마(TCP)의 높은 이온밀도와 고전압의 특성을 이용하여 다양한 종류의 가스 및 부산물에 대하여 플라즈마 개시 방전을 용이하게 할 수 있게 된다.Therefore, plasma-initiated discharge can be facilitated for various kinds of gases and by-products by using the high ion density and high voltage characteristics of the transformer-coupled plasma (TCP).

일단 플라즈마가 방전되어 정상화 되면, 모든 파워가 자속의 발생에 사용되는 것이 플라즈마의 효율측면에서 유리하므로 이 점화 전극에 인가되는 파워는 중지하는 것이 바람직하다. Once the plasma is normalized by discharging, it is preferable that the power applied to the ignition electrode be stopped because it is advantageous in terms of plasma efficiency that all of the power is used for generation of the magnetic flux.

플라즈마가 정상화되어 안정된 후에는 릴레이를 통한 절연을 실시한다
After the plasma is normalized and stabilized, it is subjected to insulation through a relay

고전압 점화장치(6)를 사용함에 있어서, 수량을 10개 이상 설치하여 가스 분해율을 향상시킬 수 있으며, 무엇보다 이그니션을 위한 별도의 가스(Ar, N2 및 불활성 가스)를 주입하지 않아도 된다.In using the high-voltage ignition device 6, it is possible to increase the gas decomposition rate by providing more than ten water quantities, and it is not necessary to inject a separate gas (Ar, N2 and inert gas) for the ignition.

TCP 단일 플라즈마 소스에 고전압 점화장치(6)를 추가함으로써, 단일 플라즈마 소스보다 더 넓은 압력영역과 대량의 유해가스 및 부산물 처리에 효과적으로 적용될 수 있다.
By adding the high voltage ignition device 6 to the TCP single plasma source, it can be effectively applied to a wider pressure range and a larger amount of noxious gas and by-product treatment than a single plasma source.

리액터(2)에는 과불화탄소(PFC)를 분해하는 분해가스를 공급하는 것으로, 아르곤(Ar), 수증기(H2O), 메탄(CH4), 암모니아(NH3), 산소(O2) 중 선택된다. Reactor 2 is provided by supplying the decomposed gas to decompose the perfluorocarbon (PFC), argon (Ar), water vapor (H 2 O), methane (CH 4), ammonia (NH 3), oxygen (O 2) of the Is selected.

아르곤(Ar)은 플라즈마 내 이온화를 통해 전자를 생성하고 생성된 전자는 과불화탄소(PFCs)와 충돌해 가스를 분해한다. Argon (Ar) generates electrons through ionization in the plasma, and the generated electrons collide with perfluorocarbons (PFCs) to decompose the gas.

기화된 수증기(H2O)는 플라즈마 내에서 전자와 충돌로 H2O → OH + H 반응식과 같은 라디칼(radical)을 형성하고 수산화기(OH)는 산소(O)보다 강한 산화제로 과불화탄소와 반응해서 불소(F)를 형성한다 (CxFy + OH → COH + F). The vaporized water vapor (H 2 O) forms a radical such as H 2 O → OH + H reaction in the plasma and collides with electrons. The hydroxyl group (OH) is stronger than oxygen (O) and reacts with perfluorocarbon To form fluorine F (CxFy + OH - > COH + F).

과불화탄소에서 분해된 불소는 수소와 반응하여 불화수소(HF)를 형성하여 기상으로 배출된다(F + H → HF).The fluorine decomposed in perfluorocarbons reacts with hydrogen to form hydrogen fluoride (HF) and is discharged to the gas phase (F + H → HF).

한편 메탄(CH4)와 같은 수소(H)를 함유하는 가스는 플라즈마 내에서 전자와 충돌하여 CH4 → CHx + H 와 같은 라디칼을 형성하고, 수소 라디칼은 CxFy + H → C + HF와 같은 반응식으로 불소 스캐빈저(F scavenger)작용을 하여 과불화탄소(PFCs)를 분해한다. On the other hand, a gas containing hydrogen (H) such as methane (CH 4 ) collides with electrons in the plasma to form radicals such as CH 4 → CHx + H, and the hydrogen radicals form radicals such as CxFy + H → C + (F scavenger) to decompose perfluorocarbons (PFCs).

이 외에 암모니아(NH3)를 투입 해도 유사한 효과를 얻을 수 있다. Similar effects can be obtained by adding ammonia (NH 3 ).

산소(O2)는 과불화탄소(CF4)와 반응하여 일산화탄소 및 이산화탄소로 배출된다. Oxygen (O 2 ) reacts with perfluorocarbon (CF 4 ) and is emitted as carbon monoxide and carbon dioxide.

CF4 + O2 -> 4F + CO/CO2↑
CF 4 + O 2 -> 4F + CO / CO 2 ↑

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, It is obvious that the claims fall within the scope of the claims.

2 : 리액터 4 : 페라이트 코어 어셈블리
6 : 고전압 점화장치 8 : 쿨링블럭
20 : 방전공간 21 : 제1바디
22 : 제2바디 23 : 절연체 2: reactor 4: ferrite core assembly
6: High-voltage ignition device 8: Cooling block
20: discharge space 21: first body
22: second body 23: insulator

Claims (8)

폐루프 형상의 방전공간(20)을 갖는 리액터(2);
상기 리액터(2)의 외부에 장착되는 페라이트 코어 어셈블리(4);
상기 페라이트 코어 어셈블리(4)를 감싸며 형성되어 전력을 인가하는 유도코일;
상기 리액터(2)의 외부에 장착되며 상기 방전공간(20)으로 고전압을 발생시키는 고전압 점화장치(6);를 포함하고,
상기 고전압 점화장치(6)는
리액터(2)에 형성된 장착구(39)에 삽입되는 점화기본체(62);
상기 점화기본체(62) 내에 결합되며 리액터(2)의 내부로 인입되며 점화가 이루어지는 전극팁(63);
전극팁(63)에 연결된 점화 전극(64)으로 구성되고,
점화기본체(62)의 후단에는 고전압 트랜스(66)를 비롯한 전원인가부가 연결된 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.
A reactor (2) having a closed loop shaped discharge space (20);
A ferrite core assembly 4 mounted on the outside of the reactor 2;
An induction coil wound around the ferrite core assembly 4 to apply electric power;
And a high voltage ignition device (6) mounted on the outside of the reactor (2) and generating a high voltage in the discharge space (20)
The high voltage igniter (6)
An igniter main body (62) inserted into a mounting hole (39) formed in the reactor (2);
An electrode tip 63 coupled to the igniter main body 62 and drawn into the reactor 2 and ignited;
And an ignition electrode 64 connected to the electrode tip 63,
A power supply unit including a high voltage transformer (66) is connected to a rear end of the igniter main body (62).
제 1항에 있어서,
상기 리액터(2)는
상,하로 맞대어져 결합되며 입구(24)가 형성되고 내부에 방전공간이 형성된 제1바디(21)와, 출구(25)가 형성되고 내부에 방전공간이 형성된 제2바디(22);
제1바디(21) 및 제2바디(22)의 맞대어지는 부위에 형성되는 절연체(23);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.The method according to claim 1,
The reactor (2)
A first body 21 which is opposed to the first body 21 and has an inlet 24 and a discharge space formed therein, a second body 22 having an outlet 25 and a discharge space formed therein;
An insulator 23 formed at a contact portion of the first body 21 and the second body 22;
And a high-pressure fused exhaust plasma purification apparatus. 제 1항에 있어서,
상기 페라이트 코어 어셈블리(4)는 리액터(2)를 감싸며 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.The method according to claim 1,
Wherein the ferrite core assembly (4) surrounds the reactor (2) to form a closed loop. 제 1항에 있어서,
상기 리액터(2)의 외부에는 페라이트 코어 어셈블리(4)에 인접하여 쿨링블럭(8)이 형성된 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.The method according to claim 1,
Wherein a cooling block (8) is formed outside the reactor (2) adjacent to the ferrite core assembly (4). 제 4항에 있어서,
상기 쿨링블럭(8)과 페라이트 코어 어셈블리(4)를 포함하여 유도코일이 형성되고, 유도코일에 전원을 인가하는 파워제네레이터가 포함되는 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.5. The method of claim 4,
Wherein the induction coil includes a cooling block (8) and a ferrite core assembly (4), and a power generator for applying power to the induction coil is included. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 점화 전극(64)은 코일 형상이면서 원형으로 형성되거나 또는 원형 루프 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.The method according to claim 1,
Wherein the ignition electrode (64) has a coil shape, a circular shape, or a circular loop shape. 제 1항에 있어서,
상기 고전압 점화장치(6)은 간격조절수단이 포함되는 것을 특징으로 하는 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치.
The method according to claim 1,
Wherein the high-voltage ignition device (6) includes a gap adjusting means.
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