KR101026457B1 - 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템 - Google Patents

저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 산업을 포함한 각종 전자 산업으로부터 배출되는 대기오염 유해가스를 제거하기 위한 폐가스 제거 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 챔버로부터 배출되는 유해가스를 저압 동공음극 방전 플라즈마로 처리하고 상기 저압 동공음극 방전 플라즈마로 처리된 유해가스가 대기압으로 배출될 때, 다시 대기압 전자파 플라즈마로 유해가스를 통과시켜 완벽하게 제거하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템을 제공하고 된다.
대기압, 저압, 플라즈마, 동공음극 방전, 전자파 방전, 스크러버

Description

저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템{SYSTEM FOR ELIMINATING WASTE GASES BY MAKING US OF PLASMAS AT LOW AND HIGH PRESSURE}
본 발명은 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 산업을 포함한 각종 전자산업에서 팬 및 펌프 등의 수단으로부터 배출되는 대기오염 유해가스를 제거하기 위해 저압 및 대기압에서 순차적으로 플라즈마를 지나게 함으로써 유해가스를 제거하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템에 관한 것이다.
플라즈마로 발생되는 높은 반응성의 화학종들을 이용하여 금속이나 고분자 등의 표면 처리, 실리콘 웨이퍼, 글래스 등 다양한 유전체 식각, 플라즈마 화학기상증착 기술은 잘 알려져 있다. 공정의 미세화, 저온화의 필요성에 따라 공업적으로 활발히 이용되고 있는 것은 주로 대기압 저온 플라즈마로, 반도체공정에서의 식각 및 증착, 금속이나 고분자의 표면처리, 신물질의 합성 등에 유용하게 이용되고 있다.
플라즈마는 진공 또는 대기압에서 발생될 수 있으며, 그 온도에 따라 평균온 도가 수만 도에 달하고 이온화 정도가 높은 고온 플라즈마와 평균온도가 상온보다 약간 높고 이온화 정도가 미약한 저온 플라즈마로 구분할 수 있다.
각종 반도체 디바이스의 제조나 근래 급격하게 발전된 액정의 제조에 있어서 사용 후 배출되는 가스는 독성이나 가연성이 있어 인체에 미치는 영향이 크고 또한 지구 온난화에 크게 영향을 미치기 때문에 이러한 유해가스를 최대한 처리한 후 배출시킬 필요가 있다. 근래에 반도체 디바이스의 제조공정에서 사용되는 가스를 그 공정별로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 에칭(etching) 공정에서는 주로 실리콘 옥사이드(silicon oxide), 실리콘 니트라이드(silicon nitride) 및 폴리 크리스탈린 실시콘(polycrystalline silicon)을 에칭하는데 사용되는 CF4, SF6, CHF3, C2F6, SiF4, F2, HF, NF3 등의 플루오린 가스(fluorine gas)들과, 알루미늄과 실리콘을 에칭하는데 사용되는 Cl2, HCl, BCl3, SiCL4, CCl4, CHCl3 등의 클로라인 가스(chlorine gas)들과, 트렌치에칭(trench-etch) 또는 Cl2 와 함께 알루미늄의 에칭공정에 사용되는 HBr, Br2 등의 브로마인 가스(bromine gas)들이 있고, 다음 화학증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)공정에서는 흔히 Silane, N2 및 NH3가 챔버내에 투입되어 사용된다.
특히 PECVD 공정에서는 챔버 내를 세정하기 위해 PFC 또는 ClF3가 사용되며 이 때 SiF4를 생성할 수 있다. 이러한 가스들은 유독성, 부식성, 산화성이 강하여 그대로 배출될 경우에는 인체, 지구 환경은 물론 생산설비 자체에도 많은 문제점을 일으킬 염려가 있다.
상기와 같은 가스들은 반도체 제조장치내에 주입되어 에칭이나 CVD 공정 등에 사용된 후에 배출되는데, 그 배기가스에는 미반응 가스가 극소량 함유되어 있다.
종래에는 이러한 미반응 가스가 함유되어 있는 배기가스를 그대로 대기 중으로 배출해 왔으나, 전술한 문제로 인해 현재에는 가스 스크러버를 사용하여 반도체 제조공정 등에서 배출되는 가스를 처리함으로써 인체에 미치는 영향이나 지구 온난화에 미치는 영향을 최소화하려는 추세에 있다.
가스 스크러버는 일반적으로 반도체나 액정의 제조공정에서 배출되는 가스를 처리하는 장치를 말하며 이러한 가스 스크러버는 크게 각 장치의 바로 후단에 붙는 1차 가스 스크러버 그리고 1차 가스 스크러버의 다음에 설치되는 2차 가스 스크러버로 구분된다.
나아가 1차 가스 스크러버는 크게 건식 가스 스크러버, 연소식 가스 스크러버, 습식 가스 스크러버로 구분되지만, 근래에는 연소식과 습식 또는 연소식과 건식을 혼합한 형태 등 변형된 제품도 생산되고 있다.
종래에 일반적으로 널리 사용되는 가스 스크러버는 챔버를 통과하는 가스에 물을 분사시켜 정화 및 냉각을 행하는 습식 가스 스크러버이다.
습식 가스 스크러버는 단순한 공정과 간단한 구조로 제작이 용이하고 대용량화 할 수 있는 장점이 있으나, 불용성 가스는 처리가 불가능하고 수소기를 포함하는 발화성 가스의 처리에 부적합한 단점이 있다. 또한 많은 양의 폐수를 발생시켜 별도의 폐수 처리 설비를 필요로 하기 때문에 운전 및 유지 비용이 상승되어 경제적이지 못하다.
연소식 가스 스크러버는 수소버너의 버너속에 배기 가스를 통과시키는 직접연소방식과 열원에 의해 형성된 고온의 챔버에 배기 가스를 통과시키는 간접연소방식으로 구분된다. 그러나 이러한 연소식 가스 스크러버는 발화성 가스의 처리 효율은 우수하나 PFC 등의 안정한 물질을 분해하기에는 온도가 충분하지 않아 난분해성 유해가스의 처리에는 부적합하고, 2차 유해물질인 부생성물(by-product)의 처리를 위한 추가적인 세정 공정도 필요로 하는 문제점이 있다.
근래에는 경제성, 안정성 및 효율성 등의 이유로 연소식과 습식을 병용한 가스 스크러버가 사용되고 있다. 그러나, 종래의 혼합형 가스 스크러버는 그 버닝 챔버의 내경이 작고 길이가 길어야만 충분한 연소온도를 얻을 수 있기 때문에 설치면적을 많이 차지하고 고온의 가스가 오랜 시간 버닝챔버에 머물러 부식에 매우 취약한 문제점이 있었다.
그리고 고온의 버닝챔버를 통과한 가스와 물이 접촉되는 부분의 구조적 결함으로 파우더가 쌓여 유지, 보수의 비용이 많이 소요되고 주공정의 가동 중단으로 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반도체 산업을 포함한 각종 전자산업에서 공정 후 미반응 공정가스가 진공펌프를 통해 대기로 배출되며 대기로 배출되기 전, 저압 플라즈마로, 대기로 배출 후, 대기압 플라즈마로 미반응된 공정가스를 분해 제거하는 저압 및 대기압 플라즈마 분해 시스템을 제공함에 목적이 있다.
또한 상기 저압 플라즈마와 상기 대기압 플라즈마로 구성되는 하이브리드 반도체 폐가스 분해 시스템을 제공함에 목적이 있다.
또한 상기 플라즈마 시스템으로 반도체 산업을 포함한 각종 산업에서 펌프 및 팬 등의 수단에 의해 대기로 배출되는 유해가스를 통과시켜 제거하는 가스 스크러버를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템의 바람직한 일 실시예는, 진공 공정 챔버, 터보 펌프, 로터리 펌프로 구성된 공정 라인에서 상기 공정 챔버로부터 터보 펌프를 통해 로터리 펌프로 유입되는 상기 미반응 공정가스를 상기 터보 펌프와 상기 로터리 펌프 사이에 설치되어 처리하는 저압 플라즈마 수단과, 상기 로터리 펌프를 통해 대기로 배출되는 저압 플라즈마 수단으로 처리된 가스를 다시 한번 대기압 상태에서 완벽하게 제 거하는 대기압 플라즈마 수단과, 상기 미반응된 공정가스가 상기 저압 및 대기압 플라즈마 수단을 거치면서 수용성의 안정한 부산물을 습식으로 스크러빙하여 처리하는 통상의 습식 스크러버로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 저압 플라즈마 수단은 수 μm내지 수 mm의 구멍을 가진 동공음극 플라즈마로 구성되며 상기 대기압 플라즈마 수단은 2400-2450 MHz의 주파수로 발생되는 전자파 플라즈마로 구성된다.
또한 바람직하게는, 상기 동공음극 플라즈마는 다수개의 동공음극이 구비된다.
또한 바람직하게는, 상기 전자파 플라즈마는 고주파를 발진하는 고주파 발진기, 상기 고주파 발진기에 전력을 공급하는 전원공급부, 상기 고주파 발진기에서 발진된 고주파를 전송하는 도파관, 상기 도파관을 통해 전송된 고주파 및 외부로부터 주입된 와류가스가 유입되는 방전관, 상기 방전관이 설치되는 방전관 지지체, 상기 도파관을 통해 상기 방전관으로 전송된 고주파에 의해 발생된 고주파 플라즈마, 상기 플라즈마들로 유해가스를 주입하는 유해가스 주입부 및 통상의 습식 스크러버와 연결됨과 동시에 상기 플라즈마 화염출구를 제공하는 연결관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템은 공정챔버로부터 배출되는 미반응된 공정가스를 저압 플라즈마로, 상기 저압 플라즈마 로 처리된 상기 미반응 공정가스를 대기압 플라즈마로 한 번 더 처리함으로서 완벽히 제거하는 시스템을 제공해주는 효과가 있다.
또한 반도체 공정에서 배출되는 상기 미반응된 공정가스를 제거하는 저압 및 대기압 플라즈마로 구성된 하이브리드 플라즈마 시스템을 제공해주는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 저압 및 대기압 플라즈마의 공정에서의 적용을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 진공 챔버(10)에서 반응하지 않게 배출되는 불화계열의 미반응 공정가스는 터보 펌프(20)와 로터리 펌프(50)를 통해 대기로 배출된다.
상기 터보 펌프(20)와 상기 로터리 펌프(50) 사이는 대기압 보다 낮은 저압상태가 유지되고 있으며 두 펌프 사이에 본 발명의 저압 플라즈마(30)가 설치된다.
상기 저압 플라즈마(30)에서 처리된 상기 미반응 공정가스는 질소가스의 퍼징에 의해 작동되는 상기 로터리 펌프(50)를 지나 본 발명의 대기압 플라즈마(60)로 유입된다.
이때에 미반응 공정가스는 질소가스와 함께 상기 대기압 플라즈마(60)로 유입된다. 처리된 상기 미반응 공정가스로부터 발생하는 수용성의 부산물 가스는 통상의 습식 스크러버(90)로 유입되어 처리되어진다. 예를 들어, 플로린(F)은 수 소(H)와 결합하여 물에 용해하기 쉬운 불산(HF)로 변환된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저압 플라즈마(30)의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에서 저압 플라즈마(30)는 동공음극(Hollow cathode) 플라즈마이다. 도 2(a)와 도 2(b)는 기본적인 동공음극 플라즈마 전극배열을 보여주고 있다.
도 2에서 유전체(36)는 샌드위치 형태로 전극(32,34) 사이에 설치되며 동공의 배열을 갖도록 상기 유전체(36)와 상기 전극(32,34)은 홀(38)이 구비되어 진다. 기본적으로 상기 홀의 크기는 수 μm내지 수 mm가 바람직하다.
상기 전극(32,34)은 구리, 알루미늄, 스텐인레스 스틸, 텅스텐 등의 전도성 금속으로 이루어지며 상기 유전체(36)는 알루미나, 석영, 강화유리, 폴리머 등으로 구성될 수 있다.
본 발명의 동공음극 플라즈마는 상기 두 전극(32,34) 사이에 전위차가 가해질 때, 국부적으로 전기장(Electric field)의 세기를 증대시키기 위해 사용되며 두 전극의 강한 전기장 영역에서 자유전자(Free electron)들은 사태(Avalanche) 공정에 의해 에너지가 증폭된다.
외부에서 가해지는 전기장의 세기가 문턱 값(Threshold value)을 넘을 때, 전하의 수가 기하급수적으로 증가하게 되어 비로소 방전이 점화(Breakdown)된다.
또한 2차 전자(Secondary electron)가 음극 표면으로부터 방출되고 더 높은 외부 전압이 인가되면, 입자들을 이온화시키기 위한 외부 전기장이 전류의 유지를 위해 더 이상 필요 없게 되는 스스로 유지되는 방전(Self-sustained discharge)이 발생하게 된다.
도 3은 몇몇 일반적인 가스들에 대한 파센 곡선(Paschen curve)을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 횡축의 pd는 torr 단위의 압력(p)과 cm 단위의 전극 거리(d)의 곱을 나타내며 종축은 pd의 값에 따른 절연파괴전압(Breakdown voltage) 값은 나타내고 있다.
상기 파센 곡선의 오른쪽 영역에서 절연파괴전압은 pd와 함께 선형적으로 증가한다. 이는 상대적으로 증가되는 압력과 큰 전극간 거리에 대해 하나의 전자가 이온화할 수 있는 확률이 매우 크기 때문이다.
파센 곡선의 왼쪽 영역에서 절연파괴전압은 pd가 감소함에 따라 급속적으로 증가한다. 작은 pd에 대해 이온화 충돌 확률이 매우 제한적이며 필요한 전자의 증폭을 위해서는 매우 강한 전기장이 필요하다. 반면에 전자들의 이온화 능력이 최대가 되면서 절연파괴전압이 최소가 되는 어떤 pd 값을 보여주고 있다.
도 4는 일정한 pd 값에서 압력(p)의 함수로서 전극간 거리를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 도 4는 최소의 절연파괴전압에 상응하는 pd 값에 대해 압 력에 따른 전극간 거리의 그래프이다.
우선, 높은 압력에서 절연파괴를 통해 방전이 개시되기 위해서는 강한 전기장과 전극간 거리가 작아야 한다. 그러므로 도 4에서 보듯이 수백 μm의 전극간 거리가 필요하다.
반대로, 낮은 압력에서 방전은 수 mm의 전극간 거리에서도 얻어질 수 있다. 이는 상기 터보 펌프(20)와 로터리 펌프(50) 사이의 상대적으로 낮은 압력에서 동공음극 플라즈마를 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전극간 거리와 홀의 크기를 제어함으로서 용이하게 동공음극 플라즈마를 발생시킬 수 있다는 것을 의미한다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 동공음극 플라즈마의 다양한 전극구조의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 5 내지 도 6에서, D는 유전체(36), 전극(32,34)으로 구성된 동공음극 구조에서 상(上)전극(34)의 거리, d는 하(下)전극(32)과 유전체(36)에서 좁은 거리를 나타낸다. 본 발명에서 미반응된 공정가스는 하전극(32)으로 들어가 상전극(34)으로 나오도록 구성된다.
도 5와 도 6에서 보듯이 d/D < 1 또는 d/D < 1의 값을 갖도록 다양한 홀(38)의 구조를 본 발명의 동공음극 플라즈마에 적용할 수 있다.
도 5와 도 6에서의 다양한 홀(38)의 구조는 상기 홀(38) 내에서 다양한 비선형적 전기장의 분포를 갖도록 하여 미반응가스를 절연파괴시켜 분해시킬 수 있는 것이다.
예를 들어, 도 5(a)에서 전기장의 분포는 하전극(32)에서 상전극(34)으로 방전 사다리와 같은 부채꼴 모양의 비선형적 전기장 분포를 가지며 도 6(a)에서는 도 5(a)의 반대 모양의 전기장 분포를 갖는다.
도 7은 본 발명에 따른 다수개가 설치된 동공음극 플라즈마 반응기의 횡단면도를 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 다수개의 홀(40)이 구비된 동공음극 플라즈마 구조이며 도 5와 도 6의 다양한 전극구조가 적용됨은 물론이다. 도 7의 다수개의 홀(40)이 구비된 동공음극 플라즈마는 터보펌프(20)와 로터리 펌프(50)를 연결하는 연결관 내에 설치되어 넓은 단면적의 미반응 가스의 흐름에 대응할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 다수개의 홀이 구비된 동공음극 플라즈마 반응기의 종단면도를 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 다수개의 홀이 구비된 동공음극 플라즈마 반응기(100)는 터보펌프(20)와 로터리 펌프(50)를 연결하는 연결관의 단면적의 모양에 따라 사각형 내지 원으로 구성될 수 있다. 또한 홀과 홀의 거리는 상호간의 방전에 영향을 주지 않은 범위가 바람직하며 더욱 바람직하게는 0.1 mm 내지 10 mm 범위의 거리가 되도록 한다.
도 9는 본 발명에 따른 연결관에 설치된 다수개의 홀이 구비된 동공음극 플 라즈마 반응기의 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 다수개의 홀이 구비된 동공음극 플라즈마 반응기의 모듈(200)은 터보 펌프(20)와 연결하는 연결부(22), 다수개의 홀이 구비된 동공음극 플라즈마 반응기(100), 다수개의 홀이 구비된 동공음극 플라즈마 반응기(100)가 설치되는 설치관(24), 터보 펌프(50)와 연결하는 연결부(52)로 구성된다.
미반응된 가스(12)는 반응기(100)의 다수개의 홀을 통과하면서 동공음극 플라즈마에 의해 분해되어 처리된 가스(54)로서 로터리 펌프(50)로 유입되어 대기로 배출된다. 상기 모듈(200)을 이용하여 용이하게 공정라인에서 터보펌프(20)와 로터리 펌프(50) 사이에 설치될 수 있다.
도 2 내지 도 9에서 언급된 동공음극 플라즈마는 직류에 의해 발생되는 것이 바람직하며 60 Hz ~ 10 GHz의 교류에 의해 발생될 수 있음은 물론이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전자파 플라즈마 반응기의 구성을 상세히 설명하는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 전자파 플라즈마 반응기(300)는 전원 공급부(5), 고주파 발진기(15), 방전관(140), 도파관(125), 방전관 지지체(156), 와류가스 주입부(158), 추가가스 공급부(164) 및 연료공급 지지체(160)를 포함한다.
전원 공급부(5)는 고주파 발진기(15)에 전원을 공급한다. 예를 들어, 상기 고주파 발진기(15)가 마이크로웨이브를 발진할 때는 그 주파수 영역대가 2400 MHz 내지 2500 MHz가 바람직하며 그때의 고주파 발진기(15)를 마그네트론이라 한다. 마 그네트론에 전원을 공급할 때, 상기 전원공급부(5)로부터의 전압은 -3.0 ~ -4.5 kV가 바람직하다.
상기 고주파 발진기(15)로부터 발진되는 고주파(154)는 도파관(125)으로 유입된다.
상기 도파관(125)의 종단(152)으로부터 1/4g (g는 도파관 내의 파장) 떨어진 위치에 중심축을 갖는 방전관(140)은 상기 도파관(125)에 수직하게 설치되며 그 재질은 석영, 강화유리, 세라믹, 알루미나 등 고주파가 투과할 수 있는 유전체로 구성될 수 있다.
상기 방전관(140)은 방전관 지지체(156)에 의해 지지되며 방전관(140)으로 와류가스를 주입할 수 있는 와류가스 주입구(158a,158b)가 설치된다. 상기 와류가스 주입구(158a,158b)는 등간격을 가지도록 다수개로 설치될 수 있음은 물론이다.
상기 와류가스 주입구(158a,158b)로부터 주입되는 와류가스는 상기 방전관 지지체(156)와 상기 방전관(140)의 내벽을 타고 와류를 형성하며 산소, 질소, 공기, 비활성 가스, 탄화수소 가스 및 그 혼합가스로 구성될 수 있으며 플라즈마 가스로서 역할을 하는 동시에 상기 방전관(140) 내에 발생되는 플라즈마를 안정화시켜주며 고온의 플라즈마 복사열로부터 방전관(140)의 손상을 방지해주는 역할을 한다.
상기 고주파 플라즈마(110)에 지지체(160)에 설치되는 추가가스 공급부(164)로부터 추가가스를 공급하여 플라즈마 화학반응에 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 추가가스로서 탄화수소 가스를 공급할 경우, 플라즈마와 연료화염으로 구성되는 고온 대용량의 플라즈마 화염(120)을 만들 수 있다.
물론, 수증기, 산소, 수소 가스를 추가가스로 주입할 수 있으며, 질소가스와 미반응 공정가스로 구성되는 유해가스는 유해가스 주입부(170)로부터 주입되는 플로린 화합물의 유해가스를 분해 할 경우, 수소(H)가 붙은 추가가스는 유해가스를 플라즈마 화학반응을 통해 쉽게 처리될 수 있는 불산(HF)으로 변환한다.
또한 상기 지지체(160) 상단에는 일예로서 통상의 습식 스크러버과 연결이 용이하도록 연결블록(162)이 설치될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전자파 플라즈마 반응기의 다른 구성을 보여주는 단면도이다.
도 11을 참조하면, 로터리 펌프(50)로부터 방출되는 유해가스는 연결관(132a,132b)을 통해 유해가스 주입부(134a,134b)로 주입된다. 본 실시예에서 방전관 지지체(156)의 하단부는 차단막(190)에 의해 막혀진다. 여기에서 유해가스 연결관은 다수개가 설치될 수 있음은 물론이다.
상기 유해가스 주입부(134a,134b)로 주입되는 유해가스는 회전유동하는 와류가스의 역할을 한다. 상기 유해가스는 전자파 플라즈마를 통과하게 되면서 플라즈마 부산물로 변환되고 플라즈마 가스 배기관(180)과 연결된 습식 스크러버(90)로 유입된다.
도 12는 도 11의 유해가스 주입부의 일예를 보여주는 단면도이다.
도 12를 참조하면, 유해가스 주입부(134a,134b,134c,134d)는 방전관 지지체(156)의 내벽과 접선방향으로 등간격을 이루어 다수개가 설치될 수 있다. 상기 유해가스 주입부(134a,134b,134c,134d)의 다수개의 설치는 와류가스로서의 유해가스를 균일하게 회전유동하도록 만들어주어 플라즈마 안정화뿐만 아니라 전자파 플라즈마에 의한 유해가스 처리효율을 증가시켜준다. 또한 상기 유해가스 주입부(134a,134b,134c,134d)의 설치 각도가 상 방향으로 0에서 90도 범위로 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 저압 및 대기압 플라즈마의 공정에서의 적용을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저압 플라즈마의 구성을 설명하는 도면.
도 3은 몇몇 일반적인 가스들에 대한 파센 곡선(Paschen curve)을 보여주는 도면.
도 4는 일정한 pd 값에서 압력(p)의 함수로서 전극간 거리를 보여주는 도면.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 동공음극 플라즈마의 다양한 전극구조의 일 실시예를 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 다수개가 설치된 동공음극 플라즈마 반응기의 횡단면도를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 다수개의 홀이 구비된 동공음극 플라즈마 반응기의 종단면도를 보여주는 도면.
도 9는 본 발명에 따른 연결관에 설치된 다수개의 홀이 구비된 동공음극 플라즈마 반응기의 모듈을 보여주는 단면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전자파 플라즈마 반응기의 구성을 상세히 설명하는 단면도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전자파 플라즈마 반응기의 다른 구성을 보여주는 단면도.
도 12는 도 11의 유해가스 주입부의 일예를 보여주는 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 진공 챔버 20: 터보펌프
30: 저압 플라즈마 40: 다수개의 홀
50: 로터리 펌프 60: 대기압 플라즈마
90: 습식 스크러버 100: 동공음극 플라즈마 반응기
200: 동공음극 플라즈마 모듈 300: 전자파 플라즈마 반응기

Claims (15)

  1. 반도체 공정 챔버로부터 진공 펌프를 통해 배출되는 미반응 공정가스를 제거하는 시스템에 있어서,
    저압에서 상기 미반응 공정가스를 제거하는 저압 플라즈마;
    상기 저압 플라즈마에서 처리된 미반응 가스를 대기압에서 제거하는 대기압 플라즈마; 및
    상기 대기압 플라즈마와 연결되는 통상의 습식 스크러버로 구성되는 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저압 플라즈마가 동공음극 플라즈마인 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미반응 공정가스는 플로린을 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 대기압 플라즈마가 전자파 플라즈마인 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 동공음극 플라즈마의 홀 직경이 1 μm에서 5 mm인 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 동공음극 플라즈마의 전극간 거리가 1 μm에서 10 mm인 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 동공음극 플라즈마는 10- 6 에서 760 Torr의 범위에서 발생되는 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 동공음극 플라즈마는 다수개의 홀이 설치되는 어레이(Array) 형태인 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 동공음극 플라즈마 어레이가 관(Pipe) 내에 설치되고 상기 관의 양단에는 연결부가 구비되어 진공라인에 용이하게 설치되도록 모듈화 되는 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
  10. 제 4항에 있어서, 전자파 플라즈마는,
    고주파를 발진하는 전자파 발진기;
    상기 전자파 발진기에 전력을 공급하는 전원공급부;
    상기 전자파 발진기에서 발진된 고주파를 전송하는 도파관;
    상기 도파관을 통해 전송된 전자파 및 외부로부터 주입된 와류가스가 유입되는 방전관;
    상기 방전관이 설치되는 방전관 지지체;와
    상기 도파관을 통해 상기 방전관으로 전송된 전자파에 의해 발생된 전자파 플라즈마에 추가가스를 공급하는 추가가스 공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 고주파 발진기의 주파수 영역대가 2400 ~ 2500 MHz인 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 방전관 지지체에 유해가스 주입구가 설치되는 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유해가스 주입구가 등간격으로 다수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101609474B1 (ko) 2014-10-14 2016-04-05 (주)트리플코어스코리아 화학기상증착장치 가스처리 시스템 및 처리방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120032204A (ko) * 2010-09-28 2012-04-05 (주)트리플코어스코리아 마이크로웨이브 발생 장치, 이 장치의 구동 방법 및 폐가스 제거 시스템
KR101230513B1 (ko) * 2010-12-27 2013-02-06 (주)엘오티베큠 배기 유체 처리 장치
GB2513300B (en) * 2013-04-04 2017-10-11 Edwards Ltd Vacuum pumping and abatement system
WO2015160057A1 (ko) * 2014-04-16 2015-10-22 주식회사 클린팩터스 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리 플라즈마 반응기
WO2015160058A1 (ko) * 2014-04-16 2015-10-22 주식회사 클린팩터스 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리 플라즈마 반응기
CN110582340A (zh) * 2017-05-29 2019-12-17 北京康肯环保设备有限公司 排气的减压除害方法及其装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001149741A (ja) * 1999-11-30 2001-06-05 Japan Organo Co Ltd 揮発性有機物質を含む排ガスの処理装置および処理方法
KR20060095594A (ko) * 2005-02-28 2006-09-01 엄환섭 반도체 세정 폐가스 제거를 위한 플라즈마 스크러버
KR20070035565A (ko) * 2004-07-13 2007-03-30 레르 리뀌드, 소시에떼 아노님 아 디렉또와르 에 꽁세예 드 쉬르베양스 뿌르 레뛰드 에 렉스쁠로아따시옹 데 프로세데 죠르쥬 끌로드 가스상 유해 방출물의 대기압 플라즈마 처리
WO2008093442A1 (ja) * 2007-01-30 2008-08-07 Kanken Techno Co., Ltd. ガス処理装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030043404A (ko) * 2001-11-28 2003-06-02 주식회사 성광엔비텍 저온 플라즈마를 이용한 휘발성 유기화합물 및 악취의제거방법과 그 장치
WO2007007003A2 (fr) * 2005-07-12 2007-01-18 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de traitement par plasma d'effluents gazeux

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001149741A (ja) * 1999-11-30 2001-06-05 Japan Organo Co Ltd 揮発性有機物質を含む排ガスの処理装置および処理方法
KR20070035565A (ko) * 2004-07-13 2007-03-30 레르 리뀌드, 소시에떼 아노님 아 디렉또와르 에 꽁세예 드 쉬르베양스 뿌르 레뛰드 에 렉스쁠로아따시옹 데 프로세데 죠르쥬 끌로드 가스상 유해 방출물의 대기압 플라즈마 처리
KR20060095594A (ko) * 2005-02-28 2006-09-01 엄환섭 반도체 세정 폐가스 제거를 위한 플라즈마 스크러버
WO2008093442A1 (ja) * 2007-01-30 2008-08-07 Kanken Techno Co., Ltd. ガス処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101609474B1 (ko) 2014-10-14 2016-04-05 (주)트리플코어스코리아 화학기상증착장치 가스처리 시스템 및 처리방법

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