等离子体产生设备和气体处理设备的制作方法

本发明涉及一种等离子体产生设备和一种包括该等离子体产生设备的气体处理设备。

背景技术：

通常，用于产生用于处理有害气体（例如，全氟化合物、氯氟碳化物、二恶英等等）的等离子体的方法包括冲击、火花放电、核反应、电弧放电等等。对于电弧放电，可以通过将高dc电压施加到两个电极之间的空间而产生电弧。电弧包括电弧点，该电弧点定位在电极中的一者上。

当能够产生等离子体的气体（诸如，惰性气体、氮气等等）穿过上文所描述的电弧并加热到相当高的温度时，气体被离子化。以这种方式，形成了各种反应粒子，并且产生了具有1000°c或更高的温度的等离子体。

通过将有害气体注入到具有1000°c或更高的温度的等离子体中，有害气体被分解。

然而，在操作常规的等离子体产生设备时，由于电弧中的电弧点的位置没有相当大的改变，因此包括电极的电极组件的使用寿命缩短。此外，当常规的等离子体产生设备在高电压下操作时，电弧点可以偏离等离子体产生设备的端部部分，从而导致等离子体状态变得极为不稳定。

此外，当常规的等离子体产生设备用于操作常规的气体处理设备以分解有害气体时，由于在高温下处理有害气体而产生了大量的氮氧化物，氮氧化物被视为空气污染物之一。

（专利文献1）韩国专利申请公布no.10-2008-0105377（在2008年12月4日公布）。

技术实现要素：

技术问题

鉴于以上内容，本公开的目的是提供一种能够将等离子体维持在稳定状态的等离子体产生设备。

本公开的另外的目的是提供一种用于通过防止电极组件的磨损来提高等离子体产生设备的使用寿命的技术。

本公开的另外的目的是提供一种能够有效地减少氮氧化物的气体处理设备。

问题的解决方案

在本公开的一个实施例中，一种等离子体产生设备包括：阴极组件，其包括阴极；阳极组件，其包括阳极，该阳极组件具有在其中的等离子体产生空间；以及一个或多个磁力产生器，其被构造成产生磁力。阳极组件具有：一个端部部分，在该端部部分中设置气体供应路径；以及具有开口的另一个端部部分，气体供应路径被构造成将等离子体产生气体供应到等离子体产生空间。气体供应路径被构造成在等离子体产生空间中产生等离子体产生气体的涡流，并且所述一个或多个磁力产生器布置成使得在与等离子体产生气体的涡流的旋转方向相反的方向上产生磁力。

在本公开的一个实施例中，一种气体处理设备包括：等离子体产生设备；反应室，其连接到等离子体产生设备并且被构造成通过等离子体处理从外部供应的气体，该经处理的气体包含氮氧化物；以及氮氧化物减少设备，其连接到反应室。氮氧化物减少设备包括冷却单元，该冷却单元被构造成将经处理的气体冷却到低于氮氧化物产生温度的温度。

发明的有利效果

根据本公开的一个实施例的等离子体产生设备提供了以下优点：能够通过布置磁力产生器以产生与在等离子体产生空间中产生的等离子体产生气体的涡流的旋转方向相反的力，来稳定地产生等离子体并提高电极的使用寿命。

此外，根据本公开的实施例的等离子体产生设备提供了以下优点：通过使用各种材料实现（materialize）引导构件，来提高包围电极的引导构件的使用寿命、同时降低成本。

根据本公开的实施例的气体处理设备提供了以下优点：通过使用冷却单元以将经等离子体处理的气体快速冷却到低于氮氧化物产生温度的温度，来有效地减少氮氧化物而不降低有害气体处理效率。

附图说明

图1示意性地示出了根据本公开的一个实施例的等离子体产生设备。

图2是等离子体产生设备沿图1的线“ⅱ-ⅱ”截取的横截面视图。

图3是等离子体产生设备沿图1的线“ⅲ-ⅲ”截取的另一横截面视图。

图4a是等离子体产生设备沿图1的线“ⅳa-ⅳa”截取的横截面视图。

图4b是等离子体产生设备沿图1的线“ⅳb-ⅳb”截取的另一横截面视图。

图5是施加到根据本公开的实施例的等离子体产生设备的阳极电弧点的力的方向。

图6是施加到根据本公开的实施例的等离子体产生设备的阳极电弧点的力的方向。

图7示意性地示出了根据本公开的另一实施例的等离子体产生设备。

图8示意性地示出了根据本公开的又另一实施例的等离子体产生设备。

图9示出了根据本公开的实施例的阳极组件的构造。

图10示意性地示出了根据本公开的实施例的气体处理设备。

图11示出了根据本公开的实施例的氮氧化物减少设备。

图12示出了根据本公开的实施例的气体供应环。

图13示出了根据本公开的另一实施例的氮氧化物减少设备。

具体实施方式

将从结合附图进行的以下描述来清楚地理解本公开的优点和特征以及完成此的方法。然而，实施例并不限于所描述的这些实施例，因为可以以各种形式来实施实施例。应注意，提供本实施例以进行充分公开并且还允许本领域技术人员知道实施例的完整范围。因此，实施例将仅由所附权利要求的范围来限定。

在描述本公开的实施例时，如果确定相关的已知部件或功能的详细描述不必要地模糊本公开的要旨，则将省略其详细描述。此外，下文待描述的术语是考虑到本公开的实施例的功能来限定的，并且可以根据用户或操作者的意图或实践而变化。因此，可以基于贯穿说明书的内容来对其进行限定。

图1示意性地示出了根据本公开的实施例的等离子体产生设备。等离子体产生设备可以是等离子体炬。

等离子体产生设备包括：阴极组件100，其用于通过施加到其的高电压来产生电弧放电；阳极组件200，其用于在通过阳极组件200和阴极组件100之间的电弧放电形成的等离子体产生空间s中产生具有1000°c或更高的温度的等离子体；气体引入管线（等离子体产生气体引入管线）300，其用于将等离子体产生气体供应到等离子体产生空间s；以及磁力产生器220，其用于在等离子体产生空间s中产生磁力。

下文中将详细描述阴极组件100。

阴极组件100具有阴极110，高电压在所述阴极的下部部分被施加到该阴极。此外，阴极组件100中可以具有在其中的路径，冷却水流过该路径。冷却水路径延伸到阴极110，并且允许在阴极组件100的操作期间有效地冷却高温阴极110。因此，可以防止阴极110的磨损。

优选地，阴极110由添加有钍或钇的铪或钨制成。然而，阴极110可以包含另一金属。

如图1中所示出的，阴极组件100的一个端部部分定位在阳极组件200外部，并且阴极组件100的另一个端部部分（即，其中提供阴极110的侧）与阳极组件200联接以位于阳极组件200的等离子体产生空间s中。

绝缘体400被插置在阴极组件100和阳极组件200之间。因此，阴极组件100和阳极组件200彼此绝缘。

接下来，下文中将详细描述阳极组件200。

阳极组件200形成为柱形形状，使得等离子体产生空间s可以形成于其中，同时包围阴极组件100的阴极110。阳极组件200包括阳极210以用于通过将高电压施加到阴极110而在阳极210和阴极110之间产生等离子体。

换句话说，阳极组件200具有在其中的等离子体产生空间s，在该等离子体产生空间中通过阳极组件200和阴极组件100之间的dc电弧放电产生了等离子体。阴极组件100的阴极110定位在等离子体产生空间s的上部部分处。dc电弧放电通过施加到阴极组件100的高电压而在阴极110和阳极210之间发生。

此时，阳极组件200的轴线x1可以与阴极组件110的轴线重合。

从外部等离子体产生气体供应单元（未示出）延伸到等离子体产生空间s的等离子体产生气体引入管线300设置在阳极组件200的一个端部部分（即，上游端部部分）处。开口230设置在阳极组件200的另一个端部部分（即，下游端部部分）处。开口230可以被称为“炬出口”。通过开口230排放等离子体火焰。

等离子体产生气体引入管线300被构造成与等离子体产生空间s连通。

通过等离子体产生气体引入管线300将等离子体产生气体（例如，选自包括氩、氮、氦、氢、氧、蒸汽、氨以及这些气体中的一些的混合物的组的一者）引入到等离子体产生空间s中。然后，通过在等离子体产生空间s中发生的电弧放电使等离子体产生气体离子化，由此产生等离子体。

等离子体产生气体引入管线300包括入口路径310、分配空间320和多个气体供应路径330。通过入口路径310引入到分配空间320中的等离子体产生气体可以被分配在沿阳极210的周向方向形成的分配空间320中，并且然后通过气体供应路径330被供应到等离子体产生空间s。

此时，气体供应路径330形成为与阳极组件200的轴线x1的径向方向平行或相对于该径向方向倾斜。图2和图3示出了气体供应路径330相对于阳极组件200的轴线x1的径向方向以预定角度（例如，锐角（小于90度的角度））倾斜。利用这种布置，等离子体产生气体可以被均匀地引入到等离子体产生空间s中，同时产生涡流或旋流。

图2和图3是当从阳极组件200的开口230朝向等离子体产生气体引入管线300观察时（即，当从阳极组件200的底部观察时）沿图1的线“ⅱ(ⅲ)-ⅱ(ⅲ)”截取的横截面视图。

在图2中，等离子体产生气体通过倾斜气体供应路径330被引入到等离子体产生空间s中，同时在逆时针方向上旋转。在图3中，等离子体产生气体通过以与图2中所示的角度不同的角度倾斜的气体供应路径330被引入到等离子体产生空间s中，同时在顺时针方向上旋转。

此外，气体供应路径330可以相对于阳极组件200的轴线x1的方向倾斜。换句话说，气体供应路径330可以以如图2和图3中所图示的预定角度水平地倾斜，或可以以预定角度竖直地倾斜，或可以以预定角度水平地和竖直地倾斜。

当在面向阴极组件100（具体地，阴极110）的位置处形成气体供应路径330的出口时，等离子体产生气体被引入以围绕阴极组件100旋转。因此，可以在等离子体产生空间s中均匀地产生等离子体。

阳极组件200可以具有从阳极组件200的下端部部分延伸的等离子体保持部分（未示出）。该等离子体保持部分将在阴极110和阳极210之间产生的等离子体维持在稳定状态。当阳极组件200具有等离子体保持部分时，等离子体产生空间s延伸到等离子体保持部分的内部空间。通过允许电弧在等离子体保持部分的内部空间处发生，等离子体可以在轴向方向上具有增加的长度以及在水平方向上具有增加的直径。等离子体保持部分的内部空间可以具有例如其中内直径随着阶梯状部分朝向等离子体保持部分的下部部分而逐渐增加的形状或其中等离子体产生空间s的内直径朝向等离子体保持部分的下部部分不断变大的形状，只要所产生的等离子体可以被维持在稳定状态并且被向下引导即可。

接下来，下文中将详细描述磁力产生器220。

磁力产生器220设置在阳极组件200内部抑或外部。产生磁力的磁力产生器220可以是永久磁体或电磁体。

此外，磁力产生器220可以包括相对于阳极组件200的轴线x1径向地布置的多个永久磁体或电磁体，或者可以包括单个环形永久磁体或电磁体。

图4a是等离子体产生设备的沿图1的线“ⅳa-ⅳa”截取的横截面视图，其示出磁力产生器220包括嵌入阳极组件200中并且相对于阳极组件200的轴线x1径向地布置的多个永久磁体220a。在图4a中，磁力产生器220包括六个永久磁体220a。然而，永久磁体220a的数目并不限于六个，而是可以小于六个或可以大于六个。

图4b是另一等离子体产生设备的沿图1的线“ivb-ivb”截取的横截面视图，其示出磁力产生器220包括嵌入阳极组件200中的单个环形永久磁体220b。永久磁体220b的轴线可以与阳极组件200的轴线x1重合。

图7示意性地示出了根据本公开的另一实施例的等离子体产生设备，其示出相对于阳极组件200的轴线x1径向地布置的多个永久磁体221、222和223设置在阳极组件200内部的多个水平处。

图8示意性地示出了根据本公开的又另一实施例的等离子体产生设备，其示出相对于阳极组件200的轴线x1径向地布置的多个永久磁体224和225设置在阳极组件200外部的多个水平处。设置在阳极组件200外部的磁力产生器220可以在与阳极组件200的轴线x1平行的方向上以及在竖直于阳极组件200的轴线x1的方向上移动。

本公开的实施例意图提供可以通过以下方式改善稳定性和耐久性的等离子体产生设备：通过控制磁力产生器220的布置，将力施加到在等离子体产生空间s中产生的电弧的阳极电弧点。将参考图5对此进行详细描述。

图5示出了根据本公开的实施例的阴极组件100和阳极组件200的部分构造。当将高电压施加到阴极组件100的阴极110时，在等离子体产生空间s中在阴极110和阳极210之间发生电弧500，并且作为电弧500的一部分的阳极电弧点p定位在阳极210上。

此时，当通过等离子体产生气体引入管线300将等离子体产生气体引入到等离子体产生空间s中时，阳极电弧点p的位置通过等离子体产生气体的流动而被改变。例如，如果当从阳极组件200的开口230朝向等离子体产生气体引入管线300观察时（即，当从阳极组件200的底部观察时）在逆时针方向（见图2）上引入等离子体产生气体，则阳极电弧点p通过等离子体产生气体在逆时针方向上旋转。在图5中，由“g”指示等离子体产生气体的涡流的方向。

当等离子体产生设备在高电压下操作时，阳极电弧点p定位在阳极组件200的开口230附近。由于等离子体产生气体的涡流，阳极电弧点p可能偏离阳极组件200的端部部分。在那种情况下，等离子体变得极为不稳定。为了将等离子体维持在稳定状态，需要增加电流或在低电压下操作等离子体产生设备。然而，根据本公开的实施例，意图在不增加电流或不在低电压下操作等离子体产生设备的情况下防止阳极电弧点p偏离阳极组件200的端部部分。为这样做，磁力产生器220需要布置成使得在与等离子体产生气体的旋转方向g相反的方向上将力施加到阳极电弧点p。

在图5中，磁力产生器220布置成使得磁力产生器220的极性在阳极组件200的轴线x1的方向上变得彼此相反。在图5中，如上文所描述的，在逆时针方向上引入等离子体产生气体。此时，磁力产生器220的n极被导引朝向阳极组件200的开口230（即，朝向阳极组件200的下部部分），并且磁力产生器220的s极被导引朝向阴极110（即，朝向阳极组件200的上部部分）。

利用磁力产生器220的这种布置，在等离子体产生空间s中诱发磁场b，该磁场从阳极组件200的底部被导引到顶部。电流从阳极210朝向阴极110流动，并且在阳极电弧点p的位置附近，电流i从阳极210的内壁朝向阳极组件200的轴线x1流动。在那种情况下，根据佛莱明左手定则（fleming'slefthandrule），在阳极电弧点p的位置处在朝向地面的方向上产生力f。换句话说，当等离子体产生气体的旋转方向g是在逆时针方向上时，磁力产生器220的n极被导引朝向阳极组件200的开口230，以便在顺时针方向上将力f施加到阳极电弧点p。此时，顺时针方向上的力f可以包括从阳极组件200的底部被导引到顶部的分量。

因此，即使当等离子体产生设备在高电压下操作时，阳极电弧点p也不会偏离阳极组件200的端部部分，并且此外，可以在等离子体产生空间s中稳定地产生等离子体。另外，通过凭借由磁力产生器220诱发的磁场b所产生的力来移动阳极电弧点p，可以避免在电弧集中于阳极组件200的特定部分处时引起的阳极组件200的磨损和损耗。结果是，可以延长阳极组件200的使用寿命。

图6示出了根据本公开的实施例的阴极组件100和阳极组件200的部分构造，其示出等离子体产生气体的旋转方向g与图5中所示的旋转方向g不同。例如，如果当从阳极组件200的开口230朝向等离子体产生气体引入管线300观察时（即，当从阳极组件200的底部到顶部观察时）在顺时针方向（见图3）上引入等离子体产生气体，则阳极电弧点p通过等离子体产生气体在顺时针方向上旋转。

此时，磁力产生器220的s极被导引朝向阳极组件200的开口230（即，朝向阳极组件200的下部部分），并且磁力产生器220的n极被导引朝向阴极110（即，朝向阳极组件200的上部部分）。

利用磁力产生器220的这种布置，在等离子体产生空间s中诱发磁场b，该磁场从阳极组件200的顶部被导引到底部。电流从阳极210朝向阴极110流动，并且在阳极电弧点p的位置附近，电流i从阳极210的内壁朝向阳极组件200的轴线x1流动。在那种情况下，根据佛莱明左手定则，在阳极电弧点p的位置处在从地面向上的方向上产生力f。换句话说，当等离子体产生气体的旋转方向g是在顺时针方向上时，磁力产生器220的s极可以被导引朝向阳极组件200的开口230，以便在逆时针方向上将力f施加到阳极电弧点p。此时，逆时针方向上的力f可以包括从阳极组件200的底部被导引到顶部的分量。

因此，即使当等离子体产生设备在高电压下操作时，也可以稳定地产生等离子体并且可以延长阳极组件200的使用寿命。

在图5和图6中，例如，图示了单个磁力产生器的极性的布置。如在图5和图6中所示的情况下，图4a中所示的多个永久磁体220a的极性、图7中所示的多个磁力产生器221至223的极性、以及图8中所示的多个磁力产生器224和225的极性也可以布置成使得在与等离子体产生气体的旋转方向相反的方向上产生力。类似地，图4b中所示的环形永久磁体220b可以被磁化成使得极性在阳极组件200的轴线x1的方向上变得彼此相反，以由此在与等离子体产生气体的旋转方向相反的方向上产生力。

在图5和图6中，磁力产生器220布置成使得在与等离子体产生气体的旋转方向g相反的方向上将力施加到阳极电弧点p。然而，磁力产生器220的布置并不限于此。取决于目的，磁力产生器220可以布置成使得在与等离子体产生气体的旋转方向g相同的方向上将力施加到阳极电弧点p。例如，当如图5中所示在逆时针方向上引入等离子体产生气体时，磁力产生器220的s极可以被导引朝向阳极组件200的开口230，并且磁力产生器220的n极可以被导引朝向阴极110。在这种情况下，在等离子体产生空间s中诱发从阳极组件200的顶部被导引到底部的磁场，并且将在逆时针方向上的力施加到阳极电弧点p。当如图6中所示在顺时针方向上引入等离子体产生气体时，磁力产生器220的n极可以被导引朝向阳极组件200的开口230，并且磁力产生器220的s极可以被导引朝向阴极110。在那种情况下，在等离子体产生空间s中诱发从阳极组件200的底部被导引到顶部的磁场，并且将在顺时针方向上的力施加到阳极电弧点p。

为了提高阳极组件200的使用寿命，可以将各种材料用于阳极组件200中所包括的引导构件。将参考图9对此进行详细描述。

图9示出了根据本公开的另一实施例的阳极组件201的构造。可以在图1的等离子体产生设备中使用图9中所示的阳极组件201而非阳极组件200。省略了对图1和图9中的相同部件的冗余描述。

阳极组件201包括：阳极210，其用于通过将高电压施加到阴极110而在阳极210和阴极110之间产生等离子体；引导构件240，其包围阳极210；以及壳体250，其包围引导构件240。阳极210、引导构件240和壳体可以具有柱形形状。磁力产生器220可以设置在引导构件240内部。

引导构件240可以由金属或塑料制成。优选地，引导构件240由塑料制成。当引导构件240由塑料制成时，由磁力产生器220诱发的磁场可以未改变，并且可以防止可能干扰或影响磁场的寄生电流的产生。此外，当引导构件240由塑料制成时，热未被转移到磁力产生器220，且因此，磁力产生器220的磁性性质不受影响。

引导构件240包括设置在上部部分（即，图1中的等离子体产生气体引入管线300侧）处的第一引导件241和设置在下部部分（即，图1中的开口230侧）处的第二引导件242。第二引导件242由具有比第一引导件241的耐热性更高的耐热性的塑料制成。第一引导构件241可以由具有低耐热性的塑料制成，例如pvc（聚氯乙烯）和尼龙中的至少一者。第二引导构件可以由具有高耐热性的塑料制成，例如ptfe（聚四氟乙烯）和peek（聚醚醚酮）中的至少一者。阳极组件201在开口230附近（即，在炬出口附近）具有相对高于阳极组件201的其他部分的温度。然而，通过将这些材料用于引导构件240，可以在无高成本的情况下防止阳极组件201在开口230附近的劣化或熔化。

磁力产生器220可以设置在引导构件240内部。此时，磁力产生器220可以划分成设置在第一引导件241内部的第一磁力产生器226和设置在第二引导件242内部的第二磁力产生器227。可以通过螺钉或粘合剂来联接第一引导件241和第二引导件242。另一方面，可以通过由第一磁力产生器226和第二磁力产生器227的极性产生的磁力来联接第一引导件241和第二引导件242。

壳体250可以由不锈钢制成。在壳体250和引导构件240之间以及在引导构件240和阳极210之间形成冷却剂路径270。从冷却剂供应器260供应的冷却剂（例如，冷却水）流过冷却剂路径270，由此冷却阳极组件201。

更具体地，冷却剂向下流过形成于壳体250和引导构件240之间的冷却剂路径270，并且然后流过形成于引导构件240的底表面下方的冷却剂路径270，并且然后向上流过形成于引导构件240和阳极210之间的冷却剂路径270。

此时，翅片280可以设置在形成于引导构件240的底表面下方的冷却剂路径270处。翅片280使冷却剂更有效地循环。因此，可以有效地降低阳极组件201在开口230附近（即，在炬出口附近）的相对较高的温度。

上文所描述的等离子体产生设备可以是用于处理选自包括以下各者的组的材料的设备：全氟化合物、氯氟碳化物、氢氟碳化物、氢氯氟碳化物、二恶英、呋喃、挥发性有机化合物、多氯联苯及其化合物。

已描述了具有改善的稳定性和耐久性的等离子体产生设备的构造。

在通过使用等离子体产生设备来分解有害气体的情况下，在高温下处理有害气体，并且这可以产生氮氧化物。特别地，在约800°c或更高的高温下，通过与含氧的反应气体反应所产生的热nox（氮氧化物）的量增加。氮氧化物引起酸雨和光化学烟雾，并且被视为主要空气污染物之一。因此，需要能够减少氮氧化物的技术。

常规地，将催化装置或稀释装置用于处理氮氧化物。然而，这些装置不具成本效益。作为另一解决方案，已避免使用含氧材料以防止氮氧化物的产生。然而，在通过使用不含氧的材料来分解有害气体的情况下，产生了另一有毒物质或其他副产物并且其沉积在设备的内表面上。而且，降低了有害气体处理效率。

为了解决以上缺点，本公开的一个实施例意图提供一种能够有效地减少氮氧化物而不降低有害气体处理效率的氮氧化物减少设备、以及一种包括该氮氧化物减少设备的气体处理设备。

下文中，将详细描述包括能够减少氮氧化物的氮氧化物减少设备的气体处理设备。

图10示意性地示出了根据本公开的实施例的气体处理设备。等离子体洗涤器（scrubber）被图示为气体处理设备的示例。

在半导体制造过程中，酸性气体（诸如，bcl3、cl2、f2、hbr、hcl、hf等等）和pfc气体（诸如，cf4、chf3、c2f6、c3f8、c4f6、c4f8、c5f8、sf6等等）用于蚀刻晶片（wafer）的表面。在cvd（化学气相沉积）过程中，在晶片的表面的沉积步骤中使用诸如ash3、nh3、ph3、sih4、si2h2cl2等等的气体，并且在清洁步骤中使用诸如nf3、c2f6、c3f8等等的pfc气体。等离子体洗涤器用于处理这些气体。

等离子体洗涤器包括反应室30和氮氧化物减少设备（氮氧化物减少室）40。等离子体洗涤器还可以包括等离子体炬10、管道50、水箱60和后处理单元70。

等离子体炬10是用于产生等离子体火焰的等离子体产生设备，该等离子体火焰用于在高温下热分解在蚀刻和cvd过程之后所引入的气体。可以将参考图1至图9所描述的等离子体产生设备用作等离子体炬10。

反应室30连接到等离子体炬10，并且提供其中通过高温等离子体来热分解通过气体供应管线20所供应的气体的空间。当反应室中的温度达到约800°c或更高时，大幅度地产生热nox。为了抑制热nox的产生，氮氧化物减少设备40连接到反应室30的后端。稍后将详细描述氮氧化物减少设备40。

管道50连接到氮氧化物减少设备40的后端。管道50具有形成于其侧壁处的注水喷嘴51。注水喷嘴51喷洒呈细水雾状态的水，由此快速冷却在反应室30中处理的气体。

后处理单元70使用注水喷嘴来处理水溶性或酸性气体以及在分解之后产生的微粒材料。水箱60被构造成存储和汲取水以及从管道50和后处理单元70引入的微粒材料。

下文中，将参考图11来详细描述氮氧化物减少设备40。氮氧化物减少设备40包括柱形壳体（管）47。在壳体47的一端处的开口连接到反应室30的后端。在壳体47的另一端处的开口连接到管道50的前端。通过反应室30中的等离子体处理的气体按顺序流过反应室30、氮氧化物减少设备40和管线50。氮氧化物减少设备40包括冷却单元以用于将在反应室30中处理的气体快速冷却到低于氮氧化物产生温度的温度。

图11示出了作为冷却单元的示例的多个注气喷嘴44。注气喷嘴44可以相对于壳体47的轴线径向地布置。注气喷嘴44可以形成于壳体47处，或者可以形成于气体供应环45处，该气体供应环是壳体47中的单独构件。气体供应环45可以形成为环形形状，并且定位在氮氧化物减少设备40的壳体47内部。

图12示出了具有多个注气喷嘴44的环形气体供应环45。注气喷嘴44可以在气体供应环45上以规则的间隔彼此隔开。

通过注气喷嘴44将低温气体注入到氮氧化物减少设备40的内部空间中。此时，将不具有反应性或具有低反应性的气体用作低温气体。例如，可以将包含氮气和氩气中的至少一者的惰性气体用作低温气体。

低温气体的温度足够低以将在反应室30中处理的气体快速冷却到低于氮氧化物产生温度的温度。例如，低温气体具有约300°c或更低的温度。

当在反应室30中处理的高温气体到达氮氧化物减少设备40时，从注气喷嘴44注入的低温气体快速冷却该高温气体。因此，减少了氮氧化物的产生。

注气喷嘴44可以形成于沿氮氧化物减少设备40的壳体47的轴向方向的任何位置处。注气喷嘴44可以形成于具有不同高度的多个水平处。当注气喷嘴44靠近反应室30时，可能降低有害气体处理效率，并且当注气喷嘴44远离反应室30时，降低了氮氧化物减少效果。因此，注气喷嘴44需要布置在其中可以实现期望的有害气体处理效率和期望的氮氧化物减少效果的位置处。

例如，氮氧化物减少设备40的温度朝向远离反应室30的位置而变得较低。在其中氮氧化物减少设备40的温度达到约800°c的位置处提供注气喷嘴44的情况下，可以有效抑制氮氧化物的产生而不降低有害气体处理效率。

另外，可以在氮氧化物减少设备40的外壁和内壁之间形成冷却水路径43。从连接到氮氧化物减少设备40的下端的冷却水入口管线41引入冷却水。然后，冷却水从冷却水路径43的底部流动到顶部，并且从连接到氮氧化物减少设备40的上端的冷却水出口管线42排放。因此，通过冷却水冷却氮氧化物减少设备40，并且更有效地减少氮氧化物的产生。

图13示出了根据本公开的另一实施例的氮氧化物减少设备40。省略了对图1和图13中的相同部件的冗余描述。

图13中所示的氮氧化物减少设备40包括作为冷却单元的热交换器46。热交换器46可以包括多个热交换管道，液化氢或bog（蒸发气体）流过所述多个热交换管道。另一方面，热交换器46可以包括交换热的板、管等等。当在反应室30中处理的高温气体到达氮氧化物减少设备40时，热交换器46快速冷却高温气体。因此，减少了氮氧化物的产生。

安装在氮氧化物减少设备40处的冷却单元并不限于注气喷嘴44或热交换器46。任何其他单元均可以用作冷却单元，只要它们可以快速冷却来自反应室30的气体即可。关于冷却单元，可以使用注气喷嘴44和热交换器46两者。

本公开的实施例可以通过使用冷却单元冷却经等离子体处理的气体来有效地减少氮氧化物，而不降低有害气体处理效率。

已基于附图中所图示的实施例描述了本公开的实施例。然而，以上描述仅仅是示例，并且本领域技术人员将理解，可以做出各种改变和修改。因此，本公开的技术保护范围应由所附权利要求的技术理念来确定。