KR100737941B1 - 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체, LCD, OLED 등의 제조공정에서 사용되고 있는 유해가스중 지구온난화의 주요원인으로 작용하는 PFC(Per Fluoro Compound) 계열의 가스를 2단에 걸친 플라즈마 처리를 통해 효율적이면서 완벽하게 무해화시켜 환경오염을 방지할 수 있고 저렴한 비용으로 대용량처리도 가능한 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치에 관한 것으로, 제1,2방향전환밸브에 의해 공정챔버의 공정가스 배출라인상에 이를 우회가능하게 설치된 유입관 및 유출관과; 상기 유입관과 유출관 사이에 설치되고, 히터ㆍ촉매ㆍ활성탄ㆍ필터에 의해 유해가스를 필터링하는 전처리수단과; 상기 전처리수단의 후단에 연결설치되고, 홀 방식의 플라즈마에 의해 전처리된 유해가스를 1차 분해하는 1단 플라즈마처리기와; 상기 1단 플라즈마처리기와 연결되고, 고열 방식의 플라즈마에 의해 상기 1차 분해된 가스를 최종 분해하는 2단 플라즈마처리기와; 상기 1단 및 2단 플라즈마처리기로 전원을 인가하는 파워서플라이를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면, PFC 계열의 가스를 완벽하게 분해하여 무해화시킬 수 있고, 그 처리효율이 높으며, 대용량 처리가 용이하고, 설비의 운용비용 및 처리비용이 저렴하며, 소모성 부품의 경우에는 교체가 쉬워 유지 보수도 용이하고, 장비의 소형화가 가능하다는 장점을 제공한다.

Description

2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치{TWO PLASMA PROCESSING TYPE PFCs SERIES GAS DECOMPOSITION SYSTEM}
도 1은 본 발명에 따른 유해가스 처리장치의 설치상태를 보인 개념적인 공정도,
도 2는 본 발명에 따른 유해가스 처리장치의 1단 플라즈마 처리설비를 보인 요부 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 유해가스 처리장치의 2단 플라즈마 처리설비를 종방향으로 절개하여 보인 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 유해가스 처리장치의 유해가스 분해 과정을 예시적으로 보인 반응도.
♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧
100....공정챔버 110....가스배출관
120....진공펌프 230....전처리수단
240....공기공급수단 250....유량조절밸브
260....농도센서 300....플라즈마처리수단
310....파워서플라이 320....1단 플라즈마처리기
360....2단 플라즈마처리기
본 발명은 유해가스 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체, LCD, OLED 등의 제조공정에서 사용되고 있는 유해가스중 지구온난화의 주요원인으로 작용하는 PFC(Per Fluoro Compound) 계열의 가스를 2단에 걸친 플라즈마 처리를 통해 효율적이면서 완벽하게 무해화시켜 환경오염을 방지할 수 있고 저렴한 비용으로 대용량처리도 가능한 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체를 비롯한 LCD, OLED 등의 제조공정중 식각공정 또는 증착공정을 수행할 때에 밀폐된 공정챔버 내부로 공정가스를 공급하여 이들 공정가스로 하여금 기판(재료)상에서 반응토록 하게 된다.
이때 사용되는 공정가스는 주로 과불화 화합물(PFC) 계열의 가스로서, 주로 CF4, C2F6, C3F8, CHF3, NF3, SF6 등이 사용된다.
그런데, 이러한 PFC 계열 가스들은 그 특유의 결합성 때문에 대기중으로 방출되게 되면 거의 분해가 되지 않고 존재하게 되므로 환경오염, 특히 지구온난화를 초래하는 주요 원인으로 작용하게 된다.
이를 방지하기 위해, 반도체를 비롯한 LCD, OLED 등의 제조설비에는 제조공정중 발생하는 각종 독성가스, 산성가스, 가연성가스 및 배출되는 공정가스를 정제하기 위한 세정설비(가스 스크러버:Gas Scrubber)가 구비되어 있다.
이러한 세정설비를 이용한 가스처리 방법으로는 크게 연소분해법, 촉매분해법, 플라즈마분해법이 있다.
연소분해법은 공정진행중 발생된 유해가스를 연소시켜 무해화시키는 방법으로 안전성, 처리효율면에서 우수하지만 연소과정에서 NOx, SOx 등과 같은 2차 생성물이 유발되므로 이를 처리하기 위한 별도의 설비가 필요하다는 단점이 있고; 촉매분해법은 과불화 화합물 가스를 물에 통과시킨 후 이를 300~800℃로 가열시킨 촉매로 충진된 관내로 유입시켜 공기와 물의 환경에서 촉매에 의해 분해시키는 방법으로서 효율성면에서는 우수하나 PFC의 완전처리가 어렵고, 또 각 유해가스 특성에 맞는 촉매제의 개발이 선행되어야 하고 미지의 혼합가스에 대한 처리가 불가능하다는 점, 주기적으로 촉매제를 교환해야 하는 등의 단점이 있으며; 플라즈마분해법은 고온 및 저온 플라즈마를 이용하여 유해가스를 쉽게 처리할 수 있는 물질로 변화시킴으로써 과불화 화합물 가스를 처리하게 되는데 고온 플라즈마의 경우에는 설비가 거대하여 효용성이 떨어지고, 저온 플라즈마의 경우에는 가스의 처리용량에 따라 플라즈마 반응기의 크기가 증가될수록 플라즈마 밀도와 에너지가 현저하게 감소되어 처리효율이 현격히 떨어지는 단점이 있다.
이와 같은 실정을 감안하여 이를 해결하기 위한 노력들이 경주되었으며, 그 일환으로 국내특허공개 2001-2466호, 제2001-63392호, 제2002-15796호, 제2003-84430호 등 다수의 기술들이 개시된 바 있으나, 이들 개시된 기술들은 상술한 처리방법중 어느 한 부분만을 개선한 것에 불과하고 주된 요구사항인 PFC 가스의 처리에 대해서는 기존과 대등한 수준에 머물러 있어 완벽한 처리가 불가능함으로써 여 전히 PFC 가스 배출에 의한 환경오염의 문제를 남아 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 세정설비로 사용되는 스크러버의 구조를 개선하여 히터나 외부요인(LPG, LNG, 수소 등)에 의한 연소방식아닌 고도로 이온화된 플라즈마를 통해 플라즈마 내부 2000℃ 이하의 고온과 전자, 이온, 라디칼 등에 의한 PFC 가스의 분자고리를 끊어줌으로써 저비용으로도 유해가스를 완벽하게 처리 가능함은 물론 대용량의 유해가스 처리가 가능함과 아울러 설비의 운용비용도 낮추면서 보다 안정적인 동작특성을 갖는 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명의 상기한 기술적 과제는, 제1,2방향전환밸브에 의해 공정챔버의 공정가스 배출라인상에 이를 우회가능하게 설치된 유입관 및 유출관과; 상기 유입관과 유출관 사이에 설치되고, 히터ㆍ촉매ㆍ활성탄ㆍ필터에 의해 유해가스를 필터링하는 전처리수단과; 상기 전처리수단의 후단에 연결설치되고, 홀 방식의 플라즈마에 의해 전처리된 유해가스를 1차 분해하는 1단 플라즈마처리기와; 상기 1단 플라즈마처리기와 연결되고, 고열 방식의 플라즈마에 의해 상기 1차 분해된 가스를 최종 분해하는 2단 플라즈마처리기와; 상기 1단 및 2단 플라즈마처리기로 전원을 인가하는 파워서플라이를 포함하여 구성되는 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치를 제공함에 의해 달성된다.
또한, 상기 유입관에는 상기 전처리수단 전단에 농도센서 및 유량계를 갖는 유량조절밸브가 설치되고, 상기 전처리수단의 전단, 후단 또는 전,후 양단에는 상기 농도센서의 검출신호에 의해 희석용 공기를 공급하는 공기공급수단이 더 설치된 것에도 그 특징이 있다.
뿐만 아니라, 상기 공기공급수단은 상기 농도센서에 의해 검출된 공정가스의 농도가 허용기준을 초과할 경우에는 분당 300~3000slm으로 공급 희석하도록 하고, 허용기준 미만일 때에는 분당 300slm 미만으로 공급 희석하도록 한 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 2단 플라즈마처리기의 후단에는 상기 전처리수단에 대응되는 필터가 더 부설된 것에도 그 특징이 있으며; 상기 파워서플라이를 1단 플라즈마처리기의 경우 30Khz 이상의 주파수를 갖고 펄스폭은 0.1~30uS의 특성을 갖는 파워가 사용되고; 2단 플라즈마처리기의 경우에는 30Khz 이하의 주파수를 갖고 초기에는 10KV 이하, 플라즈마가 안정화된 후에는 5KV 이하의 전압과 5A 이하의 전류를 사용하는 것에도 그 특징이 있다.
나아가, 상기 1단 플라즈마처리기는 내부가 비고 밀폐된 외관 케이스로서 서로 대향되는 면에 각각 가스유입구와 가스배출구를 갖고 상기 파워서플라이와 연결된 접지전극과, 상기 접지전극의 내부에 절연되게 설치되며 상기 파워서플라이와 연결된 방전전극과, 상기 방전전극을 접지전극 내부에서 절연지지하는 세라믹지지대로 구성되는 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 방전전극은 유전체에 의해 지지되고, 기능성 엔지니어링 플라스 틱으로 이루어진 고정막에 의해 상부면에 밀착고정된 것에도 그 특징이 있다.
아울러, 상기 2단 플라즈마처리기는 가스유입구를 갖고 내부가 빈 지지체커버와, 상기 지지체커버의 개방면에 고정되고 중앙에는 가스유통구가 형성된 연결구와, 상기 연결구에 나사고정되고 파워서플라이와 연결된 접지전극과, 상기 접지전극의 내부에 위치되고 상기 연결구에 끼워지는 유전체와, 상기 연결구와 간격을 두고 상기 유전체 내경에 접합고정되며 그 두께방향으로는 다수의 가스홀이 천공된 전극고정체와, 상기 전극고정체에 끼워 고정되고 파워서플라이와 연결된 방전전극과, 상기 접지전극의 선단에 끼워 조립되며 다수의 배출공을 갖는 선단조립체로 구성되는 것에도 그 특징이 있다.
여기에서, 상기 전극고정체에 형성된 가스홀은 반경방향으로 30~45°기울어진 나선형으로 형성된 것에도 그 특징이 있다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 유해가스 처리장치의 설치상태를 보인 개념적인 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유해가스 처리장치의 1단 플라즈마 처리설비를 보인 요부 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 유해가스 처리장치의 2단 플라즈마 처리설비를 종방향으로 절개하여 보인 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유해가스 처리장치(200)는 예컨대, CVD와 같은 공정을 수행하기 위한 공정챔버(100)내에서 공정을 수행하고 배출되는 공정가스 배출단, 즉 가스배출관(110)상에 설치되며, 보다 바람직하기로는 상 기 가스배출관(110)상에 설치된 진공펌프(120)의 후단에 설치된다.
이때, 상기 가스배출관(110)상에는 일정간격을 두고 제1,2방향전환밸브(210a,210b)가 설치되고, 상기 제1방향전환밸브(210a)에는 유입관(220a)이 연결배관되며, 상기 제2방향전환밸브(210b)에는 유출관(220b)이 연결배관되어 상기 가스배출관(110)의 관로상에 우회유로를 구성하게 된다.
그리고, 상기 유입관(220a)과 유출관(220b) 사이에는 플라즈마처리수단(300)이 구비되어 그 양측에 상기 유입관(220a)과 유출관(220b)이 각각 연결 설치된다.
여기에서, 상기 플라즈마처리수단(300)은 후술되는 바와 같이, 1단 플라즈마처리기(도 2의 '320')와 2단 플라즈마처리기(도 3의 '360')로 구성되며, 상기 플라즈마처리수단(300)에는 전원 인가를 위한 파워서플라이(310)가 연결설치된다.
또한, 필요에 따라 상기 플라즈마처리수단(300)의 전방에는 전처리수단(230)이 설치될 수 있고, 상기 전처리수단(230)의 전단 및 후단에는 공정가스(유해가스)의 순도가 고농도일 경우 이를 희석하기 위한 공기공급수단(240)이 설치될 수도 있다.
상기 전처리수단(230)의 경우에는 히팅, 전기집진, 촉매작용을 통해 필터기능을 수행하는 수단으로서, 기존의 식각 및 증착공정중에서 발생될 수 있는 미세 파티클을 필터링하는 기능과 더블어 플라즈마처리수단(300)의 처리효율을 더욱 높이기 위해 사용되며; 상기 공기공급수단(240)은 일종이 펌프로서 희석에 필요한 공기를 공급하는 기능을 수행하기 위해 사용되고; 파워서플라이(310)는 홀형 플라즈마발생기인 1단 플라즈마처리기(320)와, 고열(High Thermal) 플라즈마발생기인 2단 플라즈마처리기(360) 각각에 맞는 파워소스를 공급하게 되는데, 이를테면 1단 플라즈마처리기(320)에는 30Khz 이상의 주파수를 갖고 펄스폭은 0.1~30uS의 특성을 갖는 파워가 사용되고, 2단 플라즈마처리기(360)에는 30Khz 이하의 주파수(조절가능)를 갖고 초기 플라즈마 발생전압은 2차측 10KV 이하에서 형성된 후 플라즈마가 안정화되면 5KV 이하의 전압, 전류는 5A 이하, 바람직하게는 2A 이내에서 처리되며 전력은 5KW 이내에서 처리가능한 파워가 사용된다.
이와 같이 파워서플라이(310)의 공급조건을 상기와 같이 한정하는 이유는 1단 플라즈마발생기(320)의 전극구조와 2단 플라즈마발생기(360)의 전극구조는 플라즈마 생성 매카니즘이 완전히 상이하기 때문이다.
예컨대, 전자는 유전체를 사이에 두고 플라즈마를 생성하므로 펄스웨이브(Pulse Wave)를 가져야 하는 바, 이는 유전체로 쓰이는 재료에 열적 스트레스(Stress)가 생겨 파손 등의 문제점이 제기 될수 있기 때문에 펄스 형태로 전원을 끊어서 공급하게 되며, 경우에 따라서는 유전체 내부에 냉각수를 순환시켜 이러한 모든 예견되는 문제를 해결할수 도 있다.
다음, 후자인 2단 플라즈마발생기의 경우에는 캐소드와 애노드 사이에 강력한 아크형의 플라즈마가 형성되는 타입으로 이로 인해 각각의 파워소스(Power Source)가 다르게 공급될 수 있으므로 상기와 같이 서로 다른 형태의 파워가 공급되며, 해당 용량과 크기에 맞춰 상술한 범위의 파워인가시 최적, 최고효율의 플라즈마가 발생되므로 이와 같이 한정함이 바람직하다.
뿐만 아니라, 상기 유입관(220a)에는 유량조절을 위한 유량조절밸브(250)가 설치될 수 있고, 이 유량조절밸브(250)에는 유량계가 구비될 수 있다.
나아가, 상기 유입관(220a)에는 농도센서(260)가 설치되어 상기 공기공급수단(240)의 공급량을 제어하도록 하여 희석율이 항상 일정하게 유지되도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 농도센서(260)는 1단 플라즈마처리기(320)와 2단 플라즈마처리기(360) 사이에 설치될 수도 있음은 물론이다.
여기에서, 상기 농도센서(260)는 공정챔버(100)에서 사용되는 공정가스에 맞게 해당 가스의 농도를 검출할 수 있도록 된 공지의 센서로서, 예컨대 CF4의 경우에는 1000ppm을 그 허용기준으로 하고, NF3의 경우에는 10ppm을 그 허용기준으로 하며, SF6의 경우에는 1000ppm을 허용기준으로 하는 것과 같이 규제물질에 따라 허용기준이 달리 적용될 수 있으며, 해당 허용기준을 넘게 되면 상기 공기공급수단(240)을 통해 분당 300~3000slm을 희석하도록 하고, 허용기준 이하일 경우에는 300slm 이하의 공기를 희석하도록 하여 플라즈마 처리효율을 높이도록 함이 바람직하다.
이때, 상기 가스별 허용기준은 예시한 것에 불과하며 특별히 정해진 바는 없고 환경규제 규정에 따라 변동가능함은 당연하다할 것이다.
뿐만 아니라, 상술한 희석과정은 전처리수단(230)의 전단 혹은 후단에서 선택적으로 수행될 수도 있고, 전,후 양단에서 동시에 행해질수도 있다.
아울러, 통과되는 가스량이 300slm 이하(특히, 50slm 이하)가 되게 되면 가 스량이 적어 플라즈마처리수단(300), 특히 1단 플라즈마처리기(320)의 전극 내부 온도의 상승으로 인해 파손이 우려되기 때문에 유량조절밸브(250)에 부착된 유량계(미도시)를 통한 검출유량이 300slm 이하가 되게 되면 인터록기능을 부여하여 플라즈마처리수단(300) 측으로 전원공급이 안되도록 차단하도록 함이 바람직하다.
이와 같이, PFC 가스를 사용하는 공정은 대부분 진공이 요구되므로 먼저 진공펌프(120)를 가동하여 공정챔버(100)가 일정 진공도에 이를때 까지는 진공챔버(100)내 공기를 가스배출관(110)을 통해 곧바로 직접 배출시키도록 하고, 상기 공정챔버(100)가 일정 진공도에 달하게 되면 공정챔버(100) 내부로 PFC 가스를 공급함과 동시에 상기 제1,2방향전환밸브(210a,210b)를 제어하여 배출되는 공정가스, 즉 유해가스가 곧바로 대기중으로 배출되지 않고 유입관(220a), 플라즈마처리수단(300), 유출관(220b)을 거쳐 무해화 처리된 다음에 대기중으로 배출되도록 구성되게 된다.
이때, 본 공정 수행은 PFC 가스가 투입된 후 10~20초 정도 안정화된 이후에 이루어지는 것이 보통이다.
한편, 상기 1단 플라즈마처리기(320)는 도 2의 (a)와 같은 구성을 갖는다.
즉, 도 2의 (a)에서와 같이, 본 발명 플라즈마처리수단(300)을 구성하는 1단 플라즈마처리기(320)는 내부가 비고 밀폐된 통체(원,사각 등)로서 외관 케이스를 이루는 접지전극(+)(322)과, 상기 접지전극(+)(322)의 내부에 절연되게 설치되는 방전전극(-)(324)으로 구성된다.
이때, 상기 접지전극(+)(322)의 일측면, 도시상 상면에는 다수의 가스유입 구(326)가 형성되고, 그 대향면에는 다수의 가스배출구(328)가 형성된다.
여기에서, 상기 가스유입구(326)는 도 1의 유입관(220a)과 연결된 것으로 이를테면 전처리수단(230)을 거쳐 나온 유해가스가 1단 플라즈마처리기(320) 내부로 유입되는 부분이다.
그리고, 상기 방전전극(-)은 상기 접지전극(+)의 내부에 설치된 유전체(330) 상면에 안착설치된다.
상기 유전체(330)는 정전기장을 가할 때 전기편극은 생기지만 직류전류는 생기지 않게 하는 물질로서 전기용량을 높이기 위해 사용되며, 그 종류로는 세라믹 계열 알루미나, 질화 알루미늄, BN, 쿼츠 등이 사용될 수 있다.
아울러, 상기 유전체(330)는 절연체인 세라믹지지대(332)에 의해 지지고정됨이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 상기 방전전극(-)의 유동을 막고 원활한 방전을 유도하기 위해 그 상부에 테프론, 아크릴, 베크라이트, PBI 등의 기능성 엔지니어링 플라스틱 소재의 고정막(334)이 설치될 수 있다.
상기 고정막(334)은 상기 유전체(330)의 경우와 같이 절연지지대(336)에 의해 지지됨이 바람직하며, 상기 방전전극(-)은 상기 고정막(334)의 가압력에 의해 상기 유전체(330)의 상면에 긴밀히 밀착되게 고정설치됨이 바람직하다.
그리하여, 가스유입구(326)로 공급된 유해가스(공정가스)는 방전전극(324)과 접지전극(322) 사이에서 방전에 의해 형성되는 플라즈마에 의해 도 2의 (b)와 같은 반응메카니즘에 의해 1차 처리되면서 분해되게 되고, 분해된 1차 처리가스는 가스배출구(328)를 통해 배출되게 되며, 배출된 1차 처리가스는 2단 플라즈마처리 기(360)로 유입되게 된다.
2단 플라즈마처리기(360)는 도 3에 도시된 바와 같이, 지지체커버(362)와, 상기 지지체커버(362)에 고정되는 연결구(372)와, 상기 연결구(372)에 나사고정되는 접지전극(+)(392)과, 상기 접지전극(+)(392)의 내부에 위치되고 상기 연결구(272)에 끼워지는 유전체(382)와, 상기 연결구(272)와 간격을 두고 상기 유전체(382) 내경에 고정되는 전극고정체(402)와, 상기 전극고정체(402)에 끼워 고정되는 방전전극(-)과, 상기 접지전극(+)(392)의 선단에 끼워 조립되는 선단조립체(422)로 구성된다.
이때, 상기 지지체커버(362)는 그 일면이 밀폐되고 타면은 개방된 상태로 형성되며, 밀폐된 면의 중앙에는 상술한 1단 플라즈마처리기(320)로부터 1차 처리된 가스가 유입되는 가스유입구(364)가 천공형성된다.
또한, 상기 지지체커버(362)의 하면에는 방전전극(-)(412)으로 전원을 인가하기 위한 리드선(368)이 배선되는 라인홀(366)이 형성된다.
그리고, 상기 지지체커버(362)의 개방된 면에는 연결구(372)가 끼워 고정되는데 가스의 누설을 방지하기 위해 보다 긴밀한 조립이 요구된다.
도시된 도 3에서는 지지체커버(362)의 조립상태를 보이기 위해 지지체커버(362)의 일부, 즉 도시상 연결구(372)의 삽입부로부터 들뜬 것처럼 보이는 부분을 일부러 분리하여 도시 설명하였다.
아울러, 상기 연결구(372)의 정중앙에는 이를 그 길이방향으로 관통하여 가스유통구(374)가 천공형성되고, 상기 가스유입구(364)를 통해 지지체커버(362) 내 부로 유입된 1차 처리가스는 상기 가스유통구(374)를 통해 연결구(372)와 전극고정체(402) 사이의 공간(챔버)으로 유입되게 된다.
그리고, 상기 전극고정체(402)에는 방전전극(412)이 그 중심에 끼워 고정되고, 상기 방전전극(412)이 끼워진 주변에는 그 반경방향으로 다수의 가스홀(404)이 형성되는데 상기 가스홀(404)은 상기 챔버로 유입된 1차 처리가스가 플라즈마 처리되기 위해 선단조립체(422)와 방전전극(412) 사이의 공간으로 배출되는 통로이다.
특히, 상기 가스홀(404)은 이를 통과하는 1차 처리가스에 교반력을 주기 위해 그 반경방향으로 경사, 바람직하기로는 대략 30~45°의 경사를 갖고 나선형상으로 비틀려 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 전극고정체(402)는 상기 유전체(382)의 내면에 정확하게 끼워지고, 상호 접촉면이 접착제(본드)에 의해 긴밀히 접합됨이 바람직하다.
따라서, 상기 가스홀(404)을 통과한 1차 처리가스는 방전전극(412)과 선단조리체(422) 사이의 공간내에서 교반되면서 상기 방전전극(412)과 접지전극(392)에 의해 발생된 플라즈마로 최종 무해화처리된 후 선단조립체(422)의 배출공(도면번호생략)을 통해 대기중으로 배출되게 된다.
아울러, 상기 연결구(372)와 전극고정체(402) 사이의 공간중 접지전극(392) 내부에 설치되는 유전체(382)는 상술한 1단 플라즈마처리기(320)에서 사용된 유전체와 동종류의 것을 사용함이 바람직하다.
또한, 상기 방전전극(412)은 착탈이 가능한 형태로 마련되기 때문에 소모성이라는 특성에 맞게 상기 연결구(372)에 나사조립된 접지전극(293)을 풀어 해체한 후 상기 접지전극(392) 내부로부터 분리해 내면 되므로 그 교체가 매우 용이하다.
이와 같이, 공정챔버(100)에서 공정처리에 사용되고 남은 유해가스는 전처리수단(230)을 거치면서 플라즈마 처리의 효율성을 극대화시킬 수 있도록 필터링된 후 1단 플라즈마처리기(320)를 통해 1차 분해되고, 이어 1차 처리된 가스가 2단 플라즈마처리기(360)를 통해 최종 분해됨으로써 완벽하게 무해화된 상태에서 대기중으로 배출되게 된다.
이때, 상기 1단 및 2단 플라즈마처리기(320,360)에서 무해화 처리되는 플라즈마 에너지에 의한 PFC 가스의 분해과정은 유해가스가 플라즈마 방전내에서 이온, 라디칼, 고온에 의해 분자고리가 끊기는 형태로 분해되게 되는 바, 예컨대 CF4의 경우를 예시한 도 4에 준하여 처리되게 된다.
또한, 2단 플라즈마처리기(360)의 경우에는 내부온도가 2000℃에 가깝기 때문에 고온에서 분해효율이 좋은 PFC 계열의 가스를 처리하는데 매우 효율적이며, 대기중으로의 배출은 연소되는 형태를 취하기 때문에 더욱 더 완벽한 분해가 가능하다.
또한, PFC 계열 가스들이 분해되는 과정에서 불소원소들이 처리반응내부물질과 반응하여 파티클 형태로 배출될수 있으므로 2단 플라즈마처리기(360)의 후단에도 전술했던 전처리수단(230), 이를테면 헤파필터, MF필터, 금속 메쉬 필터 등이 재차 설치되어 사용될 수 있다.
뿐만 아니라, 구조가 간단하고 설치가 용이한 플라즈마처리기를 통해 특별하 고 복잡한 부가설비없이도 동일형태의 것을 병렬로 다수개 설치함으로써 대용량의 유해가스를 효율적이면서 신속하게 처리할 수 있게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 PFC 계열의 가스를 완벽하게 분해하여 무해화시킬 수 있고, 그 처리효율이 높으며, 대용량 처리가 용이하고, 설비의 운용비용 및 처리비용이 저렴하며, 소모성 부품의 경우에는 교체가 쉬워 유지 보수도 용이하고, 장비의 소형화가 가능하다는 장점을 제공한다.

Claims (9)

  1. 제1,2방향전환밸브에 의해 공정챔버의 공정가스 배출라인상에 이를 우회가능하게 설치된 유입관 및 유출관과;
    상기 유입관과 유출관 사이에 설치되고, 히터ㆍ촉매ㆍ활성탄ㆍ필터에 의해 유해가스를 필터링하는 전처리수단과;
    상기 전처리수단의 후단에 연결설치되고, 홀 방식의 플라즈마에 의해 전처리된 유해가스를 1차 분해하는 1단 플라즈마처리기와;
    상기 1단 플라즈마처리기와 연결되고, 고열 방식의 플라즈마에 의해 상기 1차 분해된 가스를 최종 분해하는 2단 플라즈마처리기와;
    상기 1단 및 2단 플라즈마처리기로 전원을 인가하는 파워서플라이를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입관에는 상기 전처리수단 전단에 농도센서 및 유량계를 갖는 유량조절밸브가 설치되고, 상기 전처리수단의 전단, 후단 또는 전,후 양단에는 상기 농도센서의 검출신호에 의해 희석용 공기를 공급하는 공기공급수단이 더 설치된 것을 특징으로 하는 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 공기공급수단은 상기 농도센서에 의해 검출된 공정가스의 농도가 허용기준을 초과할 경우에는 분당 300~3000slm으로 공급 희석하도록 하고, 허용기준 미만일 때에는 분당 300slm 미만으로 공급 희석하도록 한 것을 특징으로 하는 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서;
    상기 2단 플라즈마처리기의 후단에는 상기 전처리수단에 대응되는 필터가 부설된 것을 특징으로 하는 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파워서플라이는 1단 플라즈마처리기의 경우 30Khz 이상의 주파수를 갖고 펄스폭은 0.1~30uS의 특성을 갖는 파워가 사용되고; 2단 플라즈마처리기의 경우에는 30Khz 이하의 주파수를 갖고 초기에는 10KV 이하, 플라즈마가 안정화된 후에는 5KV 이하의 전압과 5A 이하의 전류를 사용하는 것을 특징으로 하는 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치.
  6. 청구항 4에 있어서;
    상기 1단 플라즈마처리기는 내부가 비고 밀폐된 외관 케이스로서 서로 대향되는 면에 각각 가스유입구와 가스배출구를 갖고 상기 파워서플라이와 연결된 접지전극과, 상기 접지전극의 내부에 절연되게 설치되며 상기 파워서플라이와 연결된 방전전극과, 상기 방전전극을 접지전극 내부에서 절연지지하는 세라믹지지대로 구성되는 것을 특징으로 하는 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치.
  7. 청구항 6에 있어서;
    상기 방전전극은 유전체에 의해 지지되고, 기능성 엔지니어링 플라스틱으로 이루어진 고정막에 의해 상부면에 밀착고정된 것을 특징으로 하는 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치.
  8. 청구항 4에 있어서;
    상기 2단 플라즈마처리기는 가스유입구를 갖고 내부가 빈 지지체커버와, 상기 지지체커버의 개방면에 고정되고 중앙에는 가스유통구가 형성된 연결구와, 상기 연결구에 나사고정되고 파워서플라이와 연결된 접지전극과, 상기 접지전극의 내부에 위치되고 상기 연결구에 끼워지는 유전체와, 상기 연결구와 간격을 두고 상기 유전체 내경에 접합고정되며 그 두께방향으로는 다수의 가스홀이 천공된 전극고정체와, 상기 전극고정체에 끼워 고정되고 파워서플라이와 연결된 방전전극과, 상기 접지전극의 선단에 끼워 조립되며 다수의 배출공을 갖는 선단조립체로 구성되는 것을 특징으로 하는 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서;
    상기 전극고정체에 형성된 가스홀은 반경방향으로 30~45°기울어진 나선형으 로 형성된 것을 특징으로 하는 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치.
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