处理制程设备发生的废气的等离子体反应器的制作方法

本发明涉及处理制程设备发生的废气的等离子体反应器，特别是涉及一种具有分解制程腔室排出的废气，防止导管因等离子体放电而受到损坏的结构，过热时能够进行冷却的处理制程设备发生的废气的等离子体反应器。

背景技术：

半导体、显示装置、太阳电池等的制程适用形成功能性薄膜、干蚀刻等制程。这些制程一般都是在真空腔室中进行，在形成功能性薄膜时利用多种金属、非金属前驱体作为制程气体，干蚀刻使用多种蚀刻气体。

从制程腔室中排出废气的系统的构成要素包括制程腔室、真空泵和洗涤器等且彼此通过排气线连接。此处，从制程腔室排出的气体因制程而异，可包括气态分子或是雾态的未反应前驱体(precursor)、固体性晶种(seed crystal)等，还可以包括作为携带气体的惰性气体。这些废气沿着排气线流入真空泵，真空泵内部在100以上的高温状态压缩废气，因此废气容易发生相变，因此真空泵内部容易形成蓄积固体副产物，含F、Cl等的腐蚀性气体腐蚀真空泵引发故障。

为解决废气导致真空泵故障的问题，尝试了在真空泵的前端增加低压等离子体装置以主设备-低压等离子体装置-真空泵-洗涤器的形式重新构成整个排气系统并取得了很好的效果。韩国授权专利第1065013号公开了通过施加AC驱动电压在导管屏障引起放电的方法分解废气的等离子体反应器技术。

然而，其问题是等离子体反应器内部发生等离子体放电，通过等离子体放电分解的废气的微细粒子损坏等离子体反应器的导管，造成等离子体反应器的寿命缩短。并且，发生等离子体放电的情况下，通过等离子体放电生成的带点粒子通过电场碰撞导管的内周面(离子轰击)造成导管损坏。尤其，等离子体放电集中区域的导管损坏速度更快，因此需要频繁更换等离子体反应器的导管，当只更换等离子体反应器的导管无法解决问题时需要更换整个等离子体反应器，因此具有加重用户负担的问题。

技术实现要素：

技术问题

本发明的目的在于提供一种具有分解制程腔室排出的废气，防止导管因等离子体放电而受到损坏的结构，过热时能够进行冷却的处理制程设备发生的废气的等离子体反应器。

技术方案

本发明提供一种处理制程设备发生的废气的等离子体反应器，其配置于制程腔室与真空泵之间分解从制程腔室排出的废气，包括：导管，其由电介质形成，用于所述废气流动；第一电极部，其设置于所述导管上，并且与所述导管的内部空间遮蔽；以及第二电极部，其与所述第一电极部相隔配置，通过与所述第一电极部引起等离子体放电分解所述废气；其中，所述导管中所述等离子体放电集中的部分的厚度大于周边部分的厚度，防止所述导管因所述等离子体放电受到损坏。

技术效果

本发明的等离子体反应器具有如下效果：

第一，随着趋向等离子体放电集中区域，导管的厚度从设定基准逐渐增加，以防止等离子体放电及通过等离子体放电分解废气产生的微细粒子损坏导管，可防止通过等离子体放电生成的带电粒子通过电场离子轰击导管造成导管损坏，从而能够提高等离子体反应器的寿命。

第二，导管由两个层形成，其中直接接触等离子体放电的层用耐腐蚀性强的物质形成，因此能够防止导管损坏，延长等离子体反应器的寿命。

第三，具有温度传感器，能够利用温度传感器感测导管的表面温度、壳体的表面温度或间隔空间的温度以判断导管是否过热。

第四，具有温度传感器与冷却单元，因此当判断出导管处于过热状态时注入冷媒冷却导管，能够防止过热造成导管损坏。因此，能够延长包含导管的等离子体反应器的寿命。

第五，由于设置环绕第一电极部的绝缘部，因此能够利用冷却水冷却导管。尤其，绝缘部可以保护温度传感器，因此能够防止冷却水造成温度传感器误动作或损坏。由于还设置绝缘部，因此冷媒不限定于使用气体，还可以使用其他多种冷媒。

附图说明

图1显示制程腔室、真空腔室、洗涤器以及等离子体反应器的连接关系；

图2为显示根据本发明一个实施例的等离子体反应器的剖视图；

图3为显示根据本发明另一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图4为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图5为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图6为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图7为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图8为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图9为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图10为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图11为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图12为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图13为显示图7至图12所示等离子体反应器的冷却单元的构成的框图；

图14为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图15为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图16为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图17为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图18为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图；

图19为显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器的剖视图。

具体实施方式

图2显示根据本发明一个实施例的等离子体反应器。

在具体说明根据本发明一个实施例的等离子体反应器的构成之前，所述等离子体反应器100为了分解包括从制程腔室10排出的金属前驱物、非金属前驱物及制程气体、清洁(cleaning)气体的副产物在内的废气，设置在所述制程腔室10与真空泵30之间。所述制程腔室10内的废气通过所述真空泵30排出时通过所述等离子体反应器100分解，经过净化后流动至所述真空泵30。然而，所述等离子体反应器100不一定非要配置在所述制程腔室10与所述真空泵30之间，例如可以配置在所述真空泵30和所述洗涤器50之间，如图1中(b)所示。可以安装多个所述等离子体反应器100重复地进行所述废气的分解及净化过程。所述制程腔室10、所述等离子体反应器100、所述真空泵30和所述洗涤器50通过排气线彼此连接。

所述制程腔室10的内部形成真空环境用于执行灰化(ashing)、沉积、蚀刻、微影、清洗和硝化等制程。本实施例以在所述制程腔室10中形成薄膜或进行干蚀刻为例进行说明。

当未反应金属性前驱体分子经过分解形成金属性副产物或未反应非金属性前驱体分子经过分解形成非金属性副产物的情况下，蓄积于所述真空泵30的内表面或所述洗涤器50的内表面引起许多问题。反应性气体诱导使得所述未反应金属性前驱体分子或所述未反应非金属性前驱体分子在经过分解后形成金属氧化物微粒或非金属氧化物微粒，而不是形成金属性副产物或非金属性副产物。并且，能够将包含F原子或Cl原子的未反应制程气体及未反应清洁气体分解时生成且在流入所述真空泵30时与形成于所述真空泵30内表面的金属表面反应引起腐蚀/蚀刻的活化的F-或Cl-变成包含HF、HCl、金属原子F-0、金属原子Cl-0或金属原子F-Cl-0的非结晶合金形态。

参见图2，根据本发明一个实施例的等离子体反应器100包含导管110、第一电极部120、第二电极部130和壳体140。首先，所述等离子体反应器100的所述导管110为所述废气流动的路径，例如具有内部向长度方向贯通的圆筒形。所述导管110由包含氧化铝、氧化锆(ZrO₂)、氧化钇(Y₂O₃)、蓝宝石、石英管、玻璃管等的高电介质形成。

所述第一电极部120外插设置于所述导管110的外周面以环绕所述导管110的外周面，并且与所述第二电极部130彼此相隔，与所述第二电极部130之间引起等离子体放电。为了环绕设置在所述导管110的外周面，所述第一电极部120为管形状。为了使得与所述第二电极部130之间能够发生等离子体放电，所述第一电极部120通常起到驱动电极的作用。因此，所述第一电极部120被施加交流(AC)电压。

参见图2，所述第一电极部120为沿所述导管110的长度方向形成的长结构，但不限于此。可以向所述导管110与所述第一电极部120之间插入管结构的所述缓冲部(未示出)，所述缓冲部(未示出)由具有导电性的物质或电介质形成，并且具有弹性使得所述导管110与所述第一电极部120紧密附着。

参见图2，所述第二电极部130在所述导管110的一端或两端与所述导管110连接成连通状态。如上所述，所述第一电极部120起到被施加AC电压的驱动电极的作用，因此，所述第二电极部130起到能够与所述第一电极部120引起等离子体放电的接地电极的作用。因此，所述第二电极部130由金属体形成。

参见图2，所述第二电极部130的横截面沿长度方向渐渐减小，但并不限于此，可以使所述第二电极部130的长度方向的横截面为均匀形状。根据所述第二电极部130连接至导管110的位置，第二电极部130，起到废气流入口131、废气排出口132的作用。

所述废气通过所述废气流入口131流入并向所述导管110流动。所述导管110的内部存在具有预定压力的所述废气。此处，向作为驱动电极的所述第一电极部120施加AC电压时，与作为接地电极的所述第二电极部130之间开始出现电子的移动，发生等离子体放电以分解废气。

所述壳体140环绕所述导管110以保护所述导管110的外周面及外插于所述导管110的外周面的所述第一电极部120。所述壳体140与所述导管110的外周之间形成间隔空间。

另一方面，具有所述导管110因所述第一电极部120与所述第二电极部130之间发生的等离子体放电而可能受到损坏的问题。尤其，对应于等离子体放电集中区域A的部分发生很大损伤。因此，本发明将所述导管110的厚度设置成所述等离子体放电集中区域A的厚度大于周边部分的厚度。该结构用于防止通过等离子体放电生成的带电粒子通过电场离子轰击所述导管100损坏所述导管110。

一般而言，等离子体放电集中区域A是所述第一电极部120与所述第二电极部130之间。参见图2，本实施例中所述导管110的两端侧是所述第一电极部120与第二电极部130之间，因此相当于等离子体放电集中区域A，该部分发生损伤。

因此，本实施例如图2所示，当所述第一电极部120设置在所述导管110的长度方向中央的情况下，所述导管110的厚度从长度方向中央沿着所述导管110的长度方向趋向所述导管110的两端部逐渐增厚，即具有零(0)以上的增大率。参见附图，所述导管110的长度方向中心的厚度t1逐渐增厚至所述导管110两端部的厚度t2。

所述导管110包括长度方向的厚度相同的第一层111及等离子体放电集中区域A处的厚度大于周边厚度的第二层112。分别制造所述导管110的所述第一层111和所述第二层112后再将所述第二层112内插到所述第一层111使所述第一层111和所述第二层112形成一体，但不限于此，实际上还可通过层积、喷涂或浸渍(dipping)形成所述第二层112使所述第一层111与所述第二层112形成一体。如图2所示，喷射于所述第一层111的导电物质或电介质微细地层积在所述第一层111的中心部分，因此所述第一层111的中心部分的厚度大于初始厚度，但不限于此，可以以不增加第一层111厚度的方式形成第二层112。在此状况下，可以在分开制造第一层111与第二层112后将第二层112插入到第一层111内。

如上所述，所述导管110由电介质构成，形成所述第二层112的电介质包括比形成所述第一层11的电介质耐蚀性高的高电介质。尤其，当所述第一层111由氧化铝形成时，可以烧结氧化铝和氧化钇混合粉末作为所述第二层112的材料，或者可以向氧化铝材料添加抗溅镀性强的氧化钇作为所述第二层112的材料。例如可以使用氮化硅(Si₃N₄)或氧化钇(Y₂O₃)。其原因在于所述第二层112直接受到所述第一电极部120与所述第二电极部130之间发生的等离子体放电的影响。因此，为了减少被等离子体放电蚀刻，使形成所述第二层112的物质中含耐蚀性强的物质。

并且，为了分别制造所述第一层111与所述第二层112后将所述第二层112内插到所述第一层111形成一体，可以分别用含弹性物质的材料形成所述第一层111和所述第二层112。当所述第一层111与所述第二层112仅由电介质制成的情况下，可能会发生即使将所述第二层112内插到所述第一层111仍固定不良的问题。因此，用含有弹性物质的材料分别制造所述第一层111与所述第二层112的情况下，所述第一层111与所述第二层112均有弹性，所述第二层112内插于所述第一层111的情况下，所述第二层112紧密地固定于所述第一层111。因此，所述第一层111与所述第二层112形成一体，从而能够防止所述第二层112从所述第一层111脱落、分离，但不限于此，除此之外可以只用电介质分别形成所述第一层111与所述第二层112，在将所述第二层112内插到所述第一层111时在所述第一层111与所述第二层112之间增设缓冲层(未示出)。

另外，如图2所示，形成所述第二层112时可以使对应于所述等离子体放电集中区域A的周边区域的部分的厚度增加至预定厚度。其原因在于所述等离子体放电集中区域A的周边区域并非完全不受等离子体放电的影响，因此即使不增加至相当于等离子体放电集中区域A的周边区域的厚度，但使之具有预定厚度能够保护所述第一层111。

图3显示根据本发明另一实施例的等离子体反应器100a。对图3所示的所述等离子体反应器100a中与上述一个实施例的等离子体反应器100的构成相同的构成添加相同的附图标记并省略其具体说明，仅说明与一个实施例不同的构成。

本实施例的区别在于所述导管110′的形状。参见图3，所述导管110′从长度方向的中心沿着所述导管110′的长度方向朝向两端部直至设定位置具有均匀的形状，然后从设定位置到所述导管110′两端部具有更厚的均匀厚度。即，从所述导管110′的长度方向中心沿着所述导管110′的长度方向朝向所述导管110′两端部直至设定位置具有均匀的厚度t1′，从所述设定位置到所述导管110′的两端部具有比所述厚度t1′更厚的均匀厚度t2′。例如，所述厚度t1′为6mm至10mm，所述厚度t2′比所述t1′厚1mm至2mm。

图4所示的所述等离子体反应器100b是由图3所示实施例的变形形态。参见图4，根据本实施例，关于所述导管110的厚度，所述第一电极部120覆盖的部分中因形成有所述第二层112而增厚的部分到相邻所述第二电极部130的部分b的厚度薄至相当于从所述导管110″的长度方向中心至设定位置的厚度t1′。其原因如上所述，所述等离子体放电集中发生于邻近所述第一电极部120及所述第二电极部130的部分A，但所述第一电极部120与第二电极部13之间的等离子体放电集中度相对低。因此，对应于该部分b的所述导管110的厚度薄至从所述导管110的长度方向中心至设定位置的厚度t1′。

图5显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器100c。参见图5，本实施例不同于图2至图4所示实施例之处在于所述第二电极部130a。本实施例中，所述第二电极部130a像所述第一电极部120一样是个管形状，外插设置于所述导管110a的外周面。此处，所述第二电极部130a设置在于与所述第一电极部120相隔设定间隔的位置。即，所述第一电极部120与所述第二电极部130a以所述导管110a的长度方向中心为基准相隔设定间隔。

图2至图4所示实施例说明了所述第一电极部为被施加AC电压的驱动电极，所述第二电极部是能够在与所述第一电极部之间引起等离子体放电的接地电极，但不限于此。根据本实施例，所述第一电极部120与所述第二电极部130a均被施加AC电压，但向所述第一电极部120与所述第二电极部130a中任意一个施加相对正(+)电压，向另一个施加相对负(-)电压，通过在两个电极部之间形成电压差引起等离子体放电。

本实施例中，所述导管110a是所述厚度以所述导管110a的长度方向中心为基准趋向所述导管110a的两端部逐渐变薄的形状。本实施例中，所述第一电极部120与所述第二电极部130a以所述导管110a的长度方向为基准彼此相隔，因此所述第一电极部120与所述第二电极部130a之间成为等离子体放电集中区域A。因此，将对应于所述导管110a的长度方向中心的位置厚度最厚，故即使等离子体放电集中在此也仍可最小化所述导管110a的损伤。

图6所示的所述等离子体反应器100d为图5所示实施例的变形形态。本实施例中，所述导管110b中所述导管110b的长度方向中心的厚度厚，这与图5所示的所述导管110a相似，但根据本实施例，以所述导管110b的长度方向中心为基准直至朝向所述导管110b的两端部的设定位置的厚度为加厚厚度t4′，从所述设定位置到所述导管110b两端部的厚度为减薄厚度t3′。

图7显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器200。图7在图1所示的所述等离子体反应器100的基础上还包括温度传感器157及冷却单元。所述温度传感器157设置于所述壳体140的内部。具体来讲，附着在所述导管110的外周面或所述壳体140的内周面感测所述导管110的表面温度、所述壳体140的表面温度或所述导管110和所述壳体140之间的间隔空间的温度。如上所述，所述温度传感器157感测所述导管110或所述壳体140的表面温度或所述间隔空间的温度并将温度信息发送到下述冷却单元。为了更加安全地使用所述等离子体反应器200，感测所述导管110的表面温度比感测所述壳体140的表面温度更加有凑效。本实施例以感测所述导管110的表面温度为例进行说明。

设置所述冷却单元的目的在于防止通过所述导管110内的等离子体放电分解所述废气时产生的热引起过热。其原因在于分解所述废气的过程中产生的热直接传递到所述导管110。因为传递到所述壳体140的热来自所述导管110，因此可能难以用于正确判断所述导管110是否过热。因此，将所述温度传感器157设置在所述导管110的表面比设置在所述壳体140的表面更加凑效，当感测所述壳体140的表面温度或间隔空间的温度信息的情况下，优选的是将作为判断是否过热的基准的设定温度设成比感测所述导管110的表面温度信息时低。

如上所述，所述冷却单元的作用是当所述导管110的表面温度为设定温度以上时注入冷媒以冷却所述导管110。所述冷却单元包括控制部(未示出)、冷媒注入阀151和冷媒回收器153。所述控制部(未示出)判断所述导管110是否过热并通过冷媒冷却所述导管110，但不限于此，除此之外可以通过鸣起警报或锁定(lock)以停止所述等离子体放电。所述控制部(未示出)从所述温度传感器157接收所述导管110的表面温度信息。如上所述，所述温度传感器157设置在所述导管110的外周面感测所述导管110的表面温度信息，并将感测到的所述导管110的表面温度信息发送到所述控制部(未示出)。由于所述控制部(未示出)中存储有预先设定的温度，因此从所述温度传感器157接收的所述导管110的表面温度为预先设定的温度以上时判断所述导管110过热。

更具体来说，所述控制部(未示出)存储有第一设定温度及第二设定温度。所述第一设定温度作为判断所述导管110是否过热的基准温度，是用于防止所述导管110损坏的最高温度。所述控制部(未示出)在所述导管110的表面温度信息为所述第一设定温度以上时判断所述导管110为过热状态并进行冷却。所述第二设定温度作为判断所述导管110是否已冷却的基准温度。所述第二设定温度的温度值可以与所述第一设定温度相同或小于所述第一设定温度。所述第二设定温度与所述第一设定温度为相同的设定值的情况下，其效果是冷却所述导管110的时间变短，所述第二设定温度为低于所述第一设定温度的设定值的情况下，所述冷却单元的工作时间加长。

当所述控制部(未示出)判断出所述导管110过热时，通过所述冷媒注入阀151向所述壳体140的间隔空间注入冷媒。所述冷媒包括冷媒气体或冷却水。贮存所述冷媒的贮存容器(未示出)和所述冷媒注入阀151互相连接，若所述控制部(未示出)判断出所述导管110过热，则通过所述冷媒注入阀151向所述壳体140的间隔空间注入冷媒。另外，所述壳体140形成有用于与所述冷媒注入阀151连接成连通状态的冷媒注入孔133。通常，所述壳体140与所述冷媒注入阀151通过所述冷媒注入孔133连接成连通状态。

所述壳体140中与所述冷媒注入孔133相对的位置还形成有冷媒排出孔134，所述冷媒排出孔134与所述冷媒回收器153连接成连通状态。通过所述冷媒注入孔133注入所述壳体140的间隔空间的冷媒在所述壳体140的间隔空间流动以冷却所述导管110，然后通过所述冷媒排出孔134排出至所述冷媒回收器153。所述冷媒回收器153例如由贮存槽153a及热交换器153b构成。排出至所述冷媒回收器153的所述冷媒贮存于所述贮存槽153a，通过所述热交换器153b冷却。或者，可以先通过所述热交换器153b冷却后再贮存至所述贮存槽153a中。为了重复利用贮存于所述冷媒回收器153内的所述冷媒冷却所述导管110，可以通过所述冷媒注入阀151向所述壳体140的所述间隔空间注入。以上说明了所述冷媒回收器153由贮存槽153a和热交换器153b构成，但不限于此，除此之外还可以以管路的形态构成。以上说明了回收重复利用所述冷媒，但也可以不重复利用所述冷媒，而是从所述贮存槽排出废弃。此处，是将空气作为所述冷媒的情况，排出所述冷媒时可以用风扇(fan)排出至外部。

通常，所述等离子体反应器200一旦开始运作便不停地持续工作，因此可能会因分解所述废气的过程中产生的高温热量而受损。尤其，直接受到分解所述废气时发生的热的所述导管110最有可能因过热而受损。而如本发明的一个实施例设置所述冷却单元的情况下，当所述导管110的表面温度达到预先设定温度以上时注入所述冷媒气体冷却过热的所述导管110，因此能够防止所述导管110损坏，延长寿命。

另外，当所述冷媒为冷却水的情况下还包括所述绝缘部125。其原因在于所述第一电极部120外插设置于所述导管110外周面起到驱动电极的作用，因此向所述间隔空间注入所述冷却水的情况下，直接接触所述冷却水的所述第一电极部120可能会受损，而且可能会发生短路(short)问题。即，所述绝缘部125保护所述第一电极部120。所述绝缘部125由绝缘体或电介质形成，为外插设置于所述导管110的外周面而具有管形状。并且，由于所述绝缘部125还环绕所述温度传感器157，因此保护所述第一电极部120和所述温度传感器157以免被所述冷却水损坏。

图8所示的等离子体反应器200a是图3所示的等离子体反应器100a还包括所述温度传感器157和所述冷却单元的实施例。图9所示的等离子体反应器200b是图4所示的等离子体反应器100b还包括所述温度传感器157和所述冷却单元的实施例。图10所示的等离子体反应器300是图5所示的等离子体反应器100c还包括所述温度传感器157和所述冷却单元的实施例。图11所示的等离子体反应器300a是图6所示的等离子体反应器100d还包括所述温度传感器157和所述冷却单元的实施例。

图12至图14显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器400。根据本发明一个实施例的等离子体反应器400包括导管210、第一电极部220、第二电极部230、缓冲部(未示出)、壳体240、温度传感器250及冷却单元260。首先，所述等离子体反应器200的所述导管210为所述废气流动的流动路径，具有内部沿长度方向贯通的圆筒形。所述导管210由氧化铝、氧化锆(ZrO₂)、氧化钇(Y₂O₃)、蓝宝石、石英管、玻璃管等高电介质形成。尤其，烧结氧化铝和氧化钇混合粉末使用或向氧化铝材料热喷涂具有抗溅镀性强的氧化钇等进行涂布的情况下耐蚀刻性上升。

所述第一电极部220外插设置于所述导管210上环绕其外周面，与下述的所述第二电极部230彼此相隔，在与所述第二电极部230之间引起等离子体放电。为环绕设置于所述导管210的外周面，所述第一电极部220为管形状。由于所述第一电极部220起到驱动电极的作用，所以被施加AC电压。参见图12，所述第一电极部220是沿所述导管210的长度方向形成的长结构，但不限于此。为了按不同的周期施加电压，可以设置多个所述第一电极部220。所述导管210与所述第一电极部220之间插入有管结构的缓冲部(未示出)。所述缓冲部由具有导电性的物质形成，并且具有弹性以使得所述导管210与所述第一电极部220能够紧密接触。

所述第二电极部230在所述导管210的一端或两端部与所述导管210连接成连通状态。所述第二电极部230起到与所述第一电极部220之间引起等离子体放电的接地电极的作用。因此，所述第二电极部230由金属体形成。从所述制程腔室10排出的所述废气通过各所述第二电极部230中任意一个所述第二电极部流入并在所述导管210中流动，然后从另一个所述第二电极部230排出。因此如图12所示，各所述第二电极部230中任意一个所述第二电极部230形成有废气流入口201，另一个所述第二电极部230形成有废气排出口203。附图显示所述第二电极部230的横截面沿着长度方向逐渐减小，但并不限于此，除此之外还可以使所述第二电极部230沿着长度方向具有均匀的横截面。

所述废气通过所述废气流入口201流入并向所述导管210流动，所述导管210内部存在具有预定压力的废气。此处，向作为驱动电极的所述第一电极部220施加AC电压的情况下，与作为接地电极的所述第二电极部230之间开始出现电子的移动，发生等离子体放电以分解废气。

所述壳体240环绕所述导管210以保护所述导管210的外周面及形成于所述导管210的外周面的所述第一电极部220。所述壳体240与所述导管210的外周面之间形成间隔空间。所述壳体一般由金属形成。

所述温度传感器250设置在所述壳体240的内部。具体来讲，附着在所述导管210的外周面或所述壳体240的内周面感测所述导管210的表面温度、所述壳体240的表面温度或所述导管210和所述壳体240之间的间隔空间的温度。如上所述，所述温度传感器250感测所述导管210或所述壳体240的表面温度、所述间隔空间的温度并将温度信息发送到下述冷却单元260。为了更加安全地使用所述等离子体反应器400，感测所述导管210的表面温度比感测所述壳体240的表面温度更加凑效。本实施例以感测所述导管210的表面温度为例进行说明。

设置所述冷却单元260的目的在于防止所述导管110内的等离子体放电分解所述废气时产生的热引起过热。其原因在于分解所述废气的过程中产生的热直接传递到所述导管210。因为传递到所述壳体240的热来自所述导管210，因此可能难以用于正确判断所述导管210是否过热。因此，将所述温度传感器250设置在所述导管210的表面比设置在所述壳体240的表面更加凑效，当感测所述壳体240的表面温度或间隔空间的温度信息的情况下，优选的是将作为判断是否过热的基准的设定温度设成比感测所述导管210的表面温度信息时低。

如上所述，所述冷却单元260的作用是当所述导管210的表面温度为设定温度以上时注入冷媒以冷却所述导管210。参见图13，所述冷却单元260包括控制部261、冷媒注入阀263和冷媒回收器264。所述控制部261判断所述导管210是否过热并通过冷媒冷却所述导管110，但不限于此，除此之外可以通过鸣起警报或锁定(lock)以停止所述等离子体放电。所述控制部261从所述温度传感器250接收所述导管210的表面温度信息。如上所述，所述温度传感器250设置在所述导管210的外周面感测所述导管210的表面温度信息，并将感测到的所述导管210的表面温度信息发送到所述控制部261。由于所述控制部261中存储有预先设定的温度，因此从所述温度传感器250接收的所述导管210的表面温度为预先设定的温度以上时判断所述导管210过热。

更具体来说，所述控制部261存储有第一设定温度及第二设定温度。所述第一设定温度作为判断所述导管210是否过热的基准温度，是用于防止所述导管210损坏的最高温度。所述控制部261在所述导管210的表面温度信息为所述第一设定温度以上时判断所述导管210为过热状态并进行冷却。所述第二设定温度作为判断所述导管210是否已冷却的基准温度。所述第二设定温度的温度值可以与所述第一设定温度相同或小于所述第一设定温度。所述第二设定温度与所述第一设定温度为相同的设定值的情况下，其效果是冷却所述导管210的时间变短，所述第二设定温度为低于所述第一设定温度的设定值的情况下，所述冷却单元260的工作时间加长。

当所述控制部261判断出所述导管210过热时，通过所述冷媒注入阀263向所述壳体240的间隔空间注入冷媒。所述冷媒包括冷媒气体或冷却水。贮存所述冷媒的贮存容器(未示出)和所述冷媒注入阀263互相连接，若所述控制部261判断出所述导管210过热，则通过所述冷媒注入阀263向所述壳体240的间隔空间注入冷媒。另外，所述壳体240形成有与所述冷媒注入阀263连接成连通状态的冷媒注入孔241。通常，所述壳体240与所述冷媒注入阀263通过所述冷媒注入孔241连接成连通状态。

所述壳体240中与所述冷媒注入孔241相对的位置还形成有冷媒排出孔245，所述冷媒排出孔245与所述冷媒回收器264连接成连通状态。通过所述冷媒注入孔241注入所述壳体240的间隔空间的冷媒在所述壳体240的间隔空间流动以冷却所述导管210，然后通过所述冷媒排出孔245排出至所述冷媒回收器264。所述冷媒回收器264例如由贮存槽264a及热交换器264b构成。排出至所述冷媒回收器264的所述冷媒贮存于所述贮存槽264a，通过所述热交换器264b冷却。或者，可以先通过所述热交换器264b冷却后再贮存至所述贮存槽264a中。为了重复利用贮存于所述冷媒回收器264内的所述冷媒冷却所述导管210，可以通过所述冷媒注入阀261向所述壳体240的所述间隔空间注入。以上说明了所述冷媒回收器264由贮存槽264a和热交换器264b构成，但不限于此，除此之外还可以以管路的形态构成。以上说明了回收重复利用所述冷媒，但也可以不重复利用所述冷媒，而是从所述贮存槽排出废弃。此处，是将空气作为所述冷媒的情况，排出所述冷媒时可以用风扇(fan)排出至外部。

通常，所述等离子体反应器400一旦开始运作便不停地持续工作，因此可能会因分解所述废气的过程中产生的高温热量而受损。尤其，直接受到分解所述废气时发生的热的所述导管210最有可能因过热而受损。而如本发明的一个实施例设置所述冷却单元260的情况下，当所述导管210的表面温度达到预先设定温度以上时注入冷媒气体冷却过热的所述导管210，因此能够防止所述导管210损坏，延长寿命。

当所述冷媒为冷却水的情况下还包括所述绝缘部225。其原因在于所述第一电极部220外插设置于所述导管210外周面起到驱动电极的作用，因此向所述间隔空间注入所述冷却水的情况下，直接接触所述冷却水的所述第一电极部220可能会受损，而且可能会发生短路(short)问题。即，所述绝缘部225保护所述第一电极部220。所述绝缘部225由绝缘体或电介质形成，为外插设置于所述导管210的外周面而具有管形状。并且，由于所述绝缘部225还环绕所述温度传感器250，因此保护所述第一电极部220和所述温度传感器250以免被所述冷却水损坏。

图15显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器400a。本实施例中，所述第二电极部230a并非与所述导管210连接成连通状态，而是像所述第一电极部220一样外插设置于所述导管210上环绕其外周面。此处，第二电极部230a也是管形状。当所述第二电极部230a设置在所述导管210上时，与所述第一电极部220间隔设置。并且所述第一电极部220与所述第二电极部230a中任意一个被施加相对正(+)电压，另一个被施加相对负(-)电压。并且，所述第二电极部230a设置成环绕所述导管210的外周面的情况下，可以在所述导管210的两端结合形成有废气流入口201或废气流出口202的凸缘(未示出)，用于与将所述等离子体反应器400a连接至所述制程腔室10或所述真空泵30的排气线。

图16显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器400b。参见图6，根据本发明又一实施例的等离子体反应器400b包括以螺旋形环绕所述导管210的外周面的线圈部230′。当从外部向所述线圈部230′施加电流时，所述线圈部230′发生射频(RF)等离子体放电，从而能够分解向所述导管110流动的所述废气。

图17显示根据本发明又一实施例的等离子体反应器400c。参见图17，所述等离子体反应器400c的大部分构成与上述图12至图14所示的等离子体反应器400相同。但本实施例不包括温度传感器。本实施例的结构是不论所述导管210的表面温度、所述壳体240的表面温度或所述间隔空间的温度如何都通过所述冷却单元260实时地注入所述冷媒以防止所述导管210过热。因此，本实施例不需要判断所述导管210的表面温度、上述壳体240的表面温度或所述间隔空间的温度是否过热，因此省略所述冷却单元260的控制部也无妨。

通过所述冷却单元260注入冷媒可由作业人员手动完成，尽管附图未示出，但可以增设定时器(未示出)控制所述冷却单元260使得能够在每个设定时间向所述间隔空间注入所述冷媒。

图18所示的等离子体反应器400d为从图15所示的等离子体反应器400a结构中省略所述温度传感器的实施例，图19所示的等离子体反应器400e为从图16所示的等离子体反应器400b结构中省略上述温度传感器的实施例，如图17的所述等离子体反应器400c一样，是与感测所述导管210的表面温度、所述壳体240的表面温度或所述间隔空间的温度无关地利用所述冷却单元260实时防止所述导管210过热的结构。

本发明参见附图所示的实施例进行了说明，但这只是用于例示，本技术领域的普通技术人员应理解可以在此基础上进行多种变形及实施均等的其他实施例。因此本发明真正的技术保护范围为技术方案规定的范围。

工业实用性

利用本发明的处理等离子体反应器发生的废气的等离子体反应器的情况下，能够制造出防止因等离子体放电及过热而受损、延长寿命的等离子体反应器。