KR101565116B1 - 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비에 관한 것으로, 공정챔버 내부로부터 배기가스를 배출시키는 진공펌프; 상기 공정챔버와 상기 진공펌프 사이에 배치되며, 상기 배기가스의 유동을 수평방향으로 유도하면서 플라즈마를 생성하여 상기 배기가스를 분해하는 플라즈마 반응기; 및 상기 공정챔버와 상기 플라즈마 반응기 사이 또는 상기 플라즈마 반응기와 상기 진공펌프 사이에 배치되며, 상기 배기가스의 유동을 수평방향으로 유도하고, 상기 배기가스 내의 입자들을 포집하는 하나 또는 복수 개의 트랩을 포함하며, 상기 플라즈마 반응기와 상기 트랩은 직렬로 배치되어 일체로 결합한다.

Description

공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비{Facility for purifying exhaust gas which is generated in processing facility}
본 발명은 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체나 디스플레이 공정 중 발생되는 배기가스 내 유해물질 및 입자들을 제거할 수 있으며 컴팩트한 구조를 갖는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비에 관한 것이다.
반도체나 디스플레이 제조를 위해서는 저압의 공정 챔버 내에 다양한 원료들을 주입하고, 애싱(ashing), 증착, 식각, 사진, 세정 및 질화 등의 공정들을 수행한다. 이러한 공정들에서는 각종 휘발성 유기화합물, 산, 악취 유발 기체, 발화성 물질, 환경규제 물질에 해당하는 물질들이 배기가스에 포함된다. 따라서 이러한 오염 물질들을 제거하기 위해 공정 챔버들을 진공 상태로 만들고, 후단에 진공 펌프를 설치하여 배기가스를 정화시킨 후 대기로 방출하고 있다.
종래의 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비는 도 1에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(10)의 하부에 배기가스를 제거하는 플라즈마 반응기(30)가 설치되고, 상기 플라즈마 반응기(30)의 하부에는 진공펌프(50)가 설치되어 있다. 상기 공정 챔버(10)와 상기 플라즈마 반응기(30) 사이는 배관(20)이 설치되어 있으며, 상기 플라즈마 반응기(30)와 상기 진공펌프(50) 사이에도 배관(20)이 설치되어 있다. 상기 공정 챔버(10), 상기 플라즈마 반응기(30) 및 상기 진공펌프(50)는 상하 방향으로 길게 배치되어 연결되게 설치된다.
종래의 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비는 상기 진공펌프(50)에 의해 상기 공정 챔버(10), 상기 배관(20) 및 상기 플라즈마 반응기(30)가 진공상태가 되고, 상기 공정 챔버(10)에서 생성된 배기가스는 상기 배관(20)을 따라 유동되어 상기 플라즈마 반응기(30)에서 정화 처리된 후, 대기로 방출된다.
그런데 종래와 같은 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비는, 상기 플라즈마 반응기(30) 및 상기 진공펌프(50)가 상기 공정 챔버(10)의 하부에 설치되기 때문에 상하 공간상의 제약을 많이 받게 된다. 또한, 도 1에서는 상기 플라즈마 반응기(30) 및 상기 진공펌프(50)가 각각 하나씩만 설치된 것을 예로 들었으나, 상기 플라즈마 반응기(30) 및 상기 진공펌프(50)는 복수 개 설치될 수 있기 때문에 상기 공정 챔버(10) 하부에 수직 연결되어 설치될 경우, 공간상의 제약이 더욱 커지는 문제점이 있다.
대한민국등록특허 제10-1352164호
본 발명은 반도체나 디스플레이 공정 중 발생되는 배기가스를 제거할 수 있으며 컴팩트한 구조를 갖는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 공정챔버 내부로부터 배기가스를 배출시키는 진공펌프; 상기 공정챔버와 상기 진공펌프 사이에 배치되며, 상기 배기가스의 유동을 수평방향으로 유도하면서 플라즈마를 생성하여 상기 배기가스를 분해하는 플라즈마 반응기; 및 상기 공정챔버와 상기 플라즈마 반응기 사이 또는 상기 플라즈마 반응기와 상기 진공펌프 사이에 배치되며, 상기 배기가스의 유동을 수평방향으로 유도하고, 상기 배기가스 내의 입자들을 포집하는 하나 또는 복수 개의 트랩을 포함하며, 상기 플라즈마 반응기와 상기 트랩은 직렬로 배치되어 일체로 결합되는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비를 제공한다.
본 발명에 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 공정챔버에서 생성된 배기가스 내의 입자를 포집하는 트랩과, 배기가스를 플라즈마 방전으로 분해하는 플라즈마 반응기가 수평 방향을 따라 직렬로 연결되어 있기 때문에 공정챔버의 하부 공간에 제약을 받지 않고, 다수 개의 트랩과 플라즈마 반응기를 설치할 수 있다.
둘째, 트랩과 플라즈마 반응기를 각각 모듈화하여 직렬로 결합하기 때문에 배기가스가 트랩과 플라즈마 반응기를 유동하는 동안 배기가스가 새어나가지 않고, 배기가스를 최대한 제거해내어 배기가스의 정화작용을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
특히, 트랩은 플라즈마 반응기의 전, 후에 설치됨으로써, 배기가스가 플라즈마 반응기로 유입되기 전 배기가스 중 크기가 크거나 중량이 무거운 입자들을 1차로 포집하고, 플라즈마 반응기에서 미 제거된 배기가스 입자들이나, 플라즈마 반응기에서 생성된 미세입자들을 플라즈마 반응기의 후방에 설치된 트랩이 포집하여 배기가스를 최대한 제거해낼 수 있다.
도 1은 종래의 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비가 도시된 간략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비가 도시된 간략도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 따른 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비의 플라즈마 반응기가 도시된 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 도 2에 따른 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비의 제1 트랩 및 제2 트랩이 도시된 간략도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비가 도시된 간략도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비가 도시된 간략도이다.
도 2 내지 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비(100)의 간략도가 도시되어 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비 이하, 배기가스 처리설비(100)는, 공정챔버(110), 진공펌프(150), 플라즈마 반응기(130) 및 트랩(140, 140`)을 포함한다. 먼저, 상기 공정챔버(110)는 반도체 또는 디스플레이의 다양한 작업 공정이 이루어지는 것으로서, 애싱(ashing), 증착, 식각, 사진, 세정 및 질화 등이 수행되는 챔버이다. 본 실시예에서는 상기 공정챔버(110)가 증착 공정이 이루어지는 챔버를 예로 들어 설명하기로 한다. 증착 공정은 금속 전구체를 이용하여 수행된다. 상기 증착 공정으로는 물리기상증착(PVD), 화학기상증착(CVD), 원자층증착(ALD) 등 다양한 공정이 있다. 증착 공정을 위한 상기 금속 전구체는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 기체의 존재 하에 기화된다.
상기 증착 공정에 상용되는 금속은 예를 들어, Al, Cu, Ni, W, Zr, Ti, Si, Hf, La, Ta 및 Mg로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 또한, 상기 금속 전구체는 상기 금속의 염화물, 수산화물, 옥시수산화물, 알콕사이드화물, 아미드화물, 질산염, 탄산염, 초산염, 옥살산염 및 시트르산염으로 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 진공펌프(150)는 상기 공정챔버(110), 후술될 상기 플라즈마 반응기(130), 상기 트랩(140, 140`) 및 상기 배관(120)의 내부를 대기압보다 낮은 진공상태로 만들고, 상기 공정챔버(110)에서 증착 공정이 끝난 후 잔류된 배기가스를 배출할 수 있도록 펌핑하는 역할을 하는 것이다. 한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 진공펌프(150)의 후단에는 배기관(미도시)이 설치되어 상기 배기가스가 상기 배기관을 통해 대기 중으로 배출되거나, 습식 스크러빙 장치 등의 배기가스 후처리 설비가 추가적으로 설치될 수 있다.
상기 진공펌프(150)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공정챔버(110)의 하부에 상기 공정챔버(110)와 이격되어 배치되며, 상기 공정챔버(110)와 상기 진공펌프(150) 사이에는 후술될 상기 플라즈마 반응기(130) 및 상기 트랩(140, 140`)이 설치된다.
상기 플라즈마 반응기(130)는 전술한 바와 같이, 상기 공정챔버(110)와 상기 진공펌프(150) 사이에 설치된다. 상기 플라즈마 반응기(130)는 상기 공정챔버(110)에서 진행된 증착 공정에 의해 생성된 배기가스의 흐름을 수평방향으로 유동하게 하고, 배기가스가 상기 플라즈마 반응기(130)로 유입되면 플라즈마 방전을 이용하여 상기 배기가스를 분해한다.
상기 공정챔버(110)에서 증착 공정에 의해 생성된 배기가스에는 상기 증착 공정 시 생성되는 금속 전구체, 비금속 전구체 및 공정가스, 클리닝(cleaning) 가스의 부산물들이 포함되어 있다. 이러한 상기 부산물들이 배기가스와 함께 상기 플라즈마 반응기(130)로 유입되면 플라즈마에 의해 분해 처리되는 것이다. 상기 플라즈마 반응기(130)에 의해 상기 배기가스가 분해됨으로써, 상기 진공펌프(150)의 내부에 축적되거나 대기 중으로 배출될 수 있는 금속 전구체, 비금속 전구체 및 공정가스 클리닝(cleaning) 가스의 부산물들 등의 유해물질 축적량을 감소시킬 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 상기 배기가스 처리설비(100)는 반응성 가스 공급 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 반응성 가스 공급 모듈은 상기 플라즈마 반응기(130)로 반응성 가스를 공급한다. 상기 플라즈마 반응기(130)에서는 금속 전구체, 비금속 전구체 및 공정가스 클리닝(cleaning) 가스의 부산물들이 분해된 후 재결합하여, 상기 진공펌프에 악영향을 끼칠 위험이 있다. 이러한 악영향을 방지하기 위하여, 상기 플라즈마 반응기(130) 내로 O2 혹은 H2O 등 반응성 가스를 주입하여, 타겟 분자들을 분해시킨 후 유해성이 없는 제3의 물질로 변화시킨다. 이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
미반응 금속성 전구체 분자들이 분해된 후 금속성 부산물을 형성하거나, 미반응 비금속성 전구체 분자들이 분해된 후 비금속성 부산물을 형성할 경우, 상기 플라즈마 반응기(130)의 내면 또는 상기 진공펌프(150)의 내면에 축적되어 많은 문제점을 야기한다. 하지만 상기 반응성 가스는, 상기 미반응 금속성 전구체 분자들 또는 상기 미반응 비금속 전구체 분자들이 분해 된 후, 금속성 부산물 또는 비금속성 부산물을 형성하지 않고 미세입자의 금속 산화물 또는 비금속 산화물을 형성하도록 유도한다. 또한, F 원자 또는 Cl 원자를 포함하는 미반응 공정가스 및 미반응 클리닝가스 분자들의 분해 시 생성되어, 상기 진공펌프(150)에 유입 시 상기 진공펌프(150) 내면에 형성된 금속 표면과 반응하여 부식/식각을 야기하는 활성화된 F- 혹은 Cl- 들을, HF, HCl, 금속원자 -F-0, 금속원자 -Cl-0 또는 금속원자 -F-Cl-0를 포함하는 비결정 합금 형태로 바꿔줄 수 있다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 전체적인 구조의 컴팩트화를 위하여 상기 반응성 가스 모듈(135)이 설치되지 않을 수 있다.
상기 플라즈마 반응기(130)는 플라즈마 생성을 위해, DC, AC, RF 또는 마이크로웨이브를 에너지원으로 사용한다. 본 실시예는 AC 구동방식의 저압 플라즈마 반응기(130)이다. 상기 플라즈마 반응기(130)의 구성을 살펴보면, 상기 플라즈마 반응기(130)는 도관(131), 제1 전극부(132), 완충부(133) 및 제2 전극부(135)를 포함한다. 상기 도관(131)은 상기 배기가스가 유동하는 유동 경로로서, 내부가 길이 방향을 따라 관통된 원통형으로 형성된다. 상기 도관(131)은 알루미나, 지르코니아(ZrO2), 이트리아(Y2O3), 사파이어, 석영관, 유리관 등의 고유전체로 형성된다. 특히, 알루미나와 이트리아 혼합파우더를 소결하여 사용하거나, 알루미나 소재에 내스퍼터링이 뛰어난 이트리아 등을 융사하여 코팅하면 내식각성이 향상된다. 그리고 상기 도관(131), 상기 제1 전극부(132) 및 상기 완충부(133)는 외부관(134)으로 감싸져 보호된다. 즉, 상기 외부관(134)의 내부에 상기 도관(131), 상기 제1 전극부(132), 상기 완충부(133)가 배치됨으로써, 상기 플라즈마 반응기(130)가 이중관의 형태를 이루도록 한다.
상기 제2 전극부(135)는 상기 도관(131)과 연통되도록 상기 도관(131)의 일 단 또는 양 단에 결합되며, 상기 제2 전극부(135)는 접지 전극의 기능을 한다. 본 실시예에서는 상기 제2 전극부(135)가 상기 도관(131)의 일 단 또는 양 단에 상기 도관(131)과 연통되게 결합되지만 이에 한정될 필요는 없다.
상기 제2 전극부(135)는 상기 제1 전극부(132)와 마찬가지로 상기 도관(131)의 외주면을 둘러싸며 설치될 수 있으며, 이 때 상기 제1 전극부(132)와 상기 제2 전극부(135)는 상호 이격된다. 그리고 상기 제1 전극부(132) 및 상기 제2 전극부(135) 중 어느 하나에는 상대적인 +전압이 인가되고, 다른 하나에는 상대적인 -전압이 인가된다. 상기 도관(131)은 절연성의 세라믹 또는 쿼츠 등의 고유전체로 형성된다. 상기 도관(131)은 원통의 관 형상으로 형성됨으로써, 기존의 배관을 변경하지 않고도 용이하게 설치할 수 있다. 혹, 상기 도관(131)의 직경과 기존 배관의 직경이 서로 다르더라도 별도의 밀폐 부재(미도시)를 마련하기만 하면 용이한 설치가 가능하다.
상기 도관(131)은 플라즈마 방전 시 진공의 상태에서 높은 온도를 받는데, 이로 인하여 상기 도관(131) 자체가 균열 또는 파손될 가능성이 있고, 이로 인해 상기 도관(131)의 주위 배관의 연결 부위에도 균열이 발생될 수 있다. 따라서 상기 플라즈마 반응기(130)를 이중관 형태로 형성함으로써, 전술한 바와 같이 상기 도관(131)에 균열 또는 파손이 발생하거나, 상기 도관(131)과 상기 제2 전극부(135) 사이의 결합누설이 발생되어 유해 유체가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 도관(131)의 외주면에는 상기 제1 전극부(132)가 설치되는데, 상기 제2 전극부(135)와 거리를 두고 이격되어 있다. 상기 제2 전극부(135)는 상기 제1 전극부(132)와 상호 이격되어 설치된다. 전술한 바와 같이, 상기 제2 전극부(135)는 상기 도관(131)과 연통되도록 상기 도관(131)의 양 단에 설치되므로, 상호 이격되는 상기 제2 전극부(135)들은 상기 도관(131)에 의해 연결된다. 상기 제1 전극부(132)는 상기 도관(131)의 내부에서 플라즈마가 방전되도록 전원부(AC)로부터 구동 전압을 인가받는다. 즉, 상기 전원부(AC)가 상기 제1 전극부(132)에 구동 전압을 인가하면 상기 제1 전극부(132)와 제2 전극부(135)들의 전압 차에 의해 플라즈마 방전이 유도된다.
상기 제1 전극부(132)는 상기 도관(131)의 외주면에서 그 일부를 둘러싸며, 상기 도관(131)의 길이 방향을 따라 소정의 길이를 갖는 튜브 형상으로 형성되며, 구리와 같은 전기 전도도가 뛰어난 금속 재질로 형성된다. 상기 제1 전극부(132)가 상기 도관(131)의 외주면에 형성됨으로써, 상기 도관(131) 내부를 유동하는 배기가스와의 직접적인 접촉이 원천적으로 차단되어 상기 제1 전극부(132)의 수명이 연장되는 효과를 갖는다.
상기 제1 전극부(132)는 상기 도관(131)에 외삽되는데, 상기 도관(131)과 상기 제1 전극부(132) 사이의 밀착성을 향상시키기 위해 상기 도관(131)과 상기 제1 전극부(132) 사이에 튜브 구조의 완충부(133)가 삽입되어 있다. 상기 완충부(133)는 전기 전도성을 가지는 물질로 형성되고, 상기 도관(131)과 상기 제1 전극부(132)가 서로 밀착될 수 있도록 탄성도 갖는다. 상기 완충부(133)는 예시적으로 전도성 고분자 물질로 형성됨으로써, 상기 제1 전극부(132)로부터 상기 도관(131)의 외주면에 전압이 인가될 수 있고 상기 도관(131)과 상기 제1 전극부(132)를 서로 밀착시킬 수 있다.
한편, 전술에서는 상기 플라즈마 반응기(130)가 배기가스를 분해하는 것으로 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 배기가스 내의 입자들을 분해할 수도 있다. 특히, 후술되겠지만 상기 공정챔버(110)와 상기 플라즈마 반응기(130) 사이에 배치되는 제1 트랩(140)에서 포집되지 않은 크기가 작거나 중량이 가벼운 입자들은 상기 플라즈마 반응기(130)를 유동하는 동안 배기가스와 함께 분해될 수 있다.
상기 트랩(140, 140`)은 상기 공정챔버(110)에서 배출되는 배기가스 내의 입자들을 포집한다. 상기 트랩(140, 140`)은 상기 플라즈마 반응기(130)와 가상의 동일 선상에 수평하게 배치되며, 상기 공정챔버(110)에서 유입된 배기가스가 상기 플라즈마 반응기(130)로 유동되도록 배기가스의 흐름을 수평방향으로 유도하며, 상기 플라즈마 반응기(130)와 볼트 등에 의하여 직접 결합되어 있다. 상기 트랩(140, 140`)은 하나 또는 복수 개 구비될 수 있다. 상기 트랩(140, 140`)이 하나만 구비되는 경우에는 상기 플라즈마 반응기(130)의 전방 또는 후방 중 어느 한 방향에 배치된다. 즉, 상기 공정챔버(110)와 상기 플라즈마 반응기(130) 사이 또는 상기 플라즈마 반응기(130)와 상기 진공펌프(150) 사이에 배치된다. (도 8 및 도 9 참조)
본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 트랩(140, 140`)이 상기 플라즈마 반응기(130)의 전방과 후방에 모두 배치되는 것을 예로 들어 설명하며, 상기 공정챔버(110)와 상기 플라즈마 반응기(130) 사이에 배치되는 것을 제1 트랩(140), 상기 플라즈마 반응기(130)와 상기 진공펌프(150) 사이에 배치되는 것을 제2 트랩(140`)이라 하기로 한다. 상기 제1 트랩(140)과 상기 제2 트랩(140`) 및 상기 플라즈마 반응기(130)는 수평방향의 가상의 일직선을 따라 직렬로 배치되어 형성된다.
상기 제1 트랩(140)은 상기 공정챔버(110)에 대해 상하 방향으로 배치되어 상기 공정챔버(110)에서 배출되는 배기가스 내의 입자들 중 일부, 구체적으로는 크기가 크거나 중량이 무거운 입자들을 포집한다. 상기 제1 트랩(140)은 상기 공정챔버(110)로부터 유동된 상기 배기가스의 흐름을 내부에서 상기 플라즈마 반응기(130)를 향해 수평방향으로 전환하여 유동시키는 역할도 한다. 여기서 상하방향이라 함은, 수직 방향 및 경사 방향을 모두 포함한다. 보다 구체적으로 상기 제1 트랩(140)이 도 2에 도시된 바와 같이 연결된 경우, 상기 배기가스는 상기 공정챔버(110)에서 상기 제1 트랩(140)을 향해 수직 방향으로 유동되지만, 제1 트랩(140)이 도 3에 도시된 바와 같이 연결된 경우, 상기 배기가스는 상기 공정챔버(110)와 수직방향으로 유동되던 상기 배기가스가 상기 제1 트랩(140)을 향해 수평방향으로 유동방향이 전환되어 상기 제1 트랩(140)으로 유동된다. 상기 제2 트랩(140`)은 상기 플라즈마 반응기(130)와 상기 진공펌프(150) 사이 즉, 상기 플라즈마 반응기(130)의 후방에 배치되어 상기 제1 트랩(140)에서 포집되지 않은 배기가스에 포함된 입자들 중 크기가 작거나 중량이 가벼운 입자들 및 상기 플라즈마 반응기(130)에서 분해되면서 생성된 작은 입자 및 산화물들 등을 한 번 더 포집하여 배기가스를 더 효과적으로 정화시킬 수 있다.
전술한 바와 같은 상기 트랩(140)에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 제1 트랩(140)은 포집바디(141), 충돌수단(143) 및 포집통(145)을 포함한다. 상기 포집바디(141)는 내부에 상기 공정챔버(110)로부터 상기 배기가스가 유동하는 유동로를 갖고 있으며, 상기 배기가스에서 분리된 상기 입자들을 저장하는 역할을 한다. 상기 충돌수단(143)은 상기 포집바디(141) 내부를 유동하는 상기 배기가스와 충돌하여 상기 배기가스 내의 입자들을 낙하시키는 것이다. 즉, 상기 제1 트랩(140)으로 유입된 상기 배기가스는 상기 포집바디(141)를 따라 유동하면서 상기 충돌수단(143)과 충돌하면 상기 배기가스 내의 입자들이 낙하하여 상기 포집바디(141)의 하부에 설치되는 상기 포집통(145)에 포집된다. 상기 포집통(145)은 상기 포집바디(141)에 착탈 가능하게 결합될 수 있어 상기 포집통(145)에 상기 입자들이 일정량 이상 저장되면 상기 포집바디(141)로부터 분리하여 상기 입자들을 배출해낼 수 있다.
상기 제2 트랩(140`, 140`a)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 다양한 실시 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 도 6에 도시된 실시 형태의 상기 제2 트랩(140`)을 이용하는 것을 예로 들어 설명한다. 도 6을 참조하여 보면, 상기 제2 트랩(140`)은 포집바디(141`), 충돌수단(143`) 및 포집통(145`)을 포함한다. 상기 포집바디(141`)는 내부에 상기 플라즈마 반응기(130)로부터 상기 배기가스가 유동하는 유동로를 갖고 있으며, 특히 상기 포집바디(141`)는 상기 배기가스의 유동 흐름을 하방으로 유도하도록 형성된다. 상기 충돌수단(143`)은 상기 포집바디(141`)의 내부 중앙에 형성된다. 상기 충돌수단(143`)은 길이 방향을 따라 중공이 형성된 원기둥의 형태로 형성되며, 상기 충돌수단(143`)의 둘레면 일측이 개구되어 형성된다. 상기 충돌수단(143`)은 상기 포집바디(141)의 높이 방향을 따라 연장 형성된다. 상기 충돌 수단(143`)의 개구된 부분은 상기 제2 트랩(140`)에 상기 배기가스가 유입되는 방향과 대향되는 방향에 형성된다.
따라서 상기 제2 트랩(140`)으로 유입되는 배기가스는 먼저 상기 충돌수단(143`)의 둘레면에 충돌하면서 상기 배기가스 내 입자들이 상기 배기가스와 분리되어 낙하한다. 낙하하는 입자들은 상기 포집바디(141`) 내에 축적되고, 입자들이 분리된 상기 배기가스는 상기 충돌수단(143`)의 일측에 개구된 부분을 통해 배출된다. 상기 포집바디(141`)의 하면에는 상기 충돌수단(143`)의 중공과 연통되는 배출구(144`)가 형성되어 있어 상기 충돌수단(143`)의 일측에 개구된 부분으로 유동되는 상기 배기가스가 상기 배출구(144`)를 통해 상기 진공펌프(150)로 유동된다.
상기 제2 트랩(140`)은 상기 포집바디(141`)의 하부에 착탈 가능하게 결합되는 포집통(145`)을 더 포함하여, 상기 충돌수단(143`)에 의해 상기 배기가스와 분리된 입자들은 상기 포집통(145`)에 저장된다. 따라서 상기 포집통(145`)에 일정량 이상의 상기 입자들이 저장되면 상기 포집바디(141`)로부터 상기 포집통(145`)을 분리하여 상기 입자들을 배출한다. 그러나 상기 제2 트랩(140`)은 상기 포집통(145`)이 구비되지 않고, 상기 포집바디(141`) 내부에 상기 입자들이 저장되어 상기 포집바디(141`)의 내부에 일정량 이상의 입자들이 저장되면 상기 플라즈마 반응기(130)로부터 분리시켜 상기 입자들을 배출해낼 수도 있다.
상기 제2 트랩(140`a)의 다른 실시 형태는 도 7을 참조하여 보면, 상기 제2 트랩(140`a)은 포집바디(141`a), 충돌수단(143`a) 및 포집통(145`a)을 포함한다. 상기 포집바디(141`a)는 내부에 상기 공정챔버로부터 상기 배기가스가 유동하는 유동로를 갖고 있으며, 특히 상기 포집바디(141`a)는 상기 배기가스의 유동 흐름을 하방으로 유동하도록 형성된다. 상기 충돌수단(143`a)은 상기 포집바디(141`a)의 일면에 형성되되, 상기 포집바디(141`a)의 내부를 향해 돌출되게 형성된다. 상기 충돌수단(143`a)에 상기 배기가스가 충돌하면서 상기 배기가스 내 입자들이 상기 배기가스와 분리되면서 낙하한다. 상기 포집통(145`a)은 상기 배기가스에서 분리된 입자들을 저장하는 역할을 하는 것이다. 본 실시예에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 상호 이격되는 두 개의 포집통(145`a)이 형성되고 상기 포집통(145`a)들 사이에 유동 흐름이 하방으로 유도된 상기 배기가스가 배출되는 배출구(144`a)가 형성되어 있다. 상기 포집통(145`a)은 상기 포집바디(141`a)에 착탈 가능하게 결합되어 상기 포집통(145`a)에 입자들이 쌓이면 상기 포집바디(141`a)와 분리하여 입자들을 버릴 수 있다. 본 실시예에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 충동수단(143`a)이 상기 배기가스가 유입되는 방향과 대향되는 일면에 형성되어 있으나, 상기 충돌수단(143`a)은 상면 또는 하면 그 외의 측면들 중 어느 한 면에 형성될 수도 있다.
상기 플라즈마 반응기(130) 및 상기 트랩(140, 140`, 140`a)은 각각 모듈화된다. 따라서 각각의 모듈로 제작되는 상기 플라즈마 반응기(130) 및 상기 트랩(140, 140`, 140`a)은 단순한 체결작업 만으로도 쉽게 연결할 수 있는 효과를 갖는다.
상기 공정챔버(110)와 상기 제1 트랩(140), 상기 제2 트랩(140`)과 상기 진공펌프(150) 사이는 배관(120)으로 연결되어 있다. 상기 배관(120)에 의해 상기 공정챔버(110)와 상기 제1 트랩(140)이 연통되게 연결되어 있고, 상기 제2 트랩(140`)과 상기 진공펌프(150)가 연통되게 연결되어 있다. 상기 공정챔버(110)에서 생성된 배기가스는 상기 배관(120)을 따라 유동하여 상기 트랩(140, 140`) 및 상기 플라즈마 반응기(130)로 유동되고, 상기 배관(120)을 따라 유동하여 상기 진공펌프(150)로 유동된다.
상기 공정챔버(110)와 상기 배관(120)의 연결부, 상기 배관(120)과 상기 트랩(140, 140`)의 연결부, 상기 배관(120)과 상기 진공펌프(150)의 연결부는 유동하는 배기가스가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 실링처리 되어 있다.
전술한 바와 같은 상기 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비(100)에서 배기가스가 처리되는 과정을 간략하게 설명하여 보면 다음과 같다. 상기 공정챔버(110)에서 작업 공정이 진행되면, 이때 발생되는 배기가스는 상기 배관(120)을 따라 유동하여 상기 제1 트랩(140), 상기 플라즈마 반응기(130), 상기 제2 트랩(140`)으로 순차적으로 유입된다. 여기서 상기 제1 트랩(140), 상기 플라즈마 반응기(130) 및 상기 제2 트랩(140`)은 일체로 체결 결합되어 있으며, 상기 제1 트랩(140)은 상기 공정챔버(110)와 상기 플라즈마 반응기(130) 사이, 상기 제2 트랩(140`)은 상기 플라즈마 반응기(130)와 상기 진공펌프(150) 사이에 배치된다.
따라서 상기 공정챔버(110)에서 배출된 배기가스는 먼저 상기 제1 트랩(140)으로 유동되어 상기 플라즈마 반응기(130)를 향해 수평 방향으로 흐름이 유도되며, 상기 제1 트랩(140)을 유동하는 동안 배기가스에 포함된 크기가 크거나 중량이 무거운 입자들이 상기 제1 트랩(140)에 포집된다. 배기가스는 계속 유동되어 상기 플라즈마 반응기(130)로 유입되고, 배기가스가 유입되면 상기 플라즈마 반응기(130)는 생성되는 플라즈마에 의해 상기 제1 트랩(140)에서 포집되지 않은 입자들을 포함한 배기가스를 분해한다. 배기가스는 상기 플라즈마 반응기(130)에 의해서도 상기 제2 트랩(140`)을 향해 수평 방향으로 유동되도록 흐름이 유도된다. 다음으로 배기가스는 상기 제2 트랩(140`)으로 유동되고, 상기 제2 트랩(140`)은 상기 제1 트랩(140)에서 포집되지 않고, 상기 플라즈마 반응기(130)에서도 분해되지 않은 배기가스 내 입자들 및 상기 플라즈마 반응기(130)에서 생성된 작은 입자, 산화물 등을 포집한다.
이와 같이 3단계를 거쳐 정화된 배기가스는 상기 배관(120)을 따라 유동되어 상기 진공펌프(150)로 유동되고 상기 진공펌프(150)의 후단에 연결된 배기관(미도시)을 통해 대기 중으로 배출되거나, 습식 스크러빙 장치 등으로 유동된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 100`, 100``: 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비
110: 공정챔버 120: 배관
130: 플라즈마 반응기 140, 140`, 140`a: 트랩
150: 진공펌프

Claims (11)

  1. 공정챔버 내부로부터 배기가스를 배출시키는 진공펌프;
    상기 공정챔버와 상기 진공펌프 사이에 배치되며, 상기 배기가스의 유동을 수평방향으로 유도하면서 플라즈마를 생성하여 상기 배기가스를 분해하는 플라즈마 반응기; 및
    상기 공정챔버와 상기 플라즈마 반응기 사이 또는 상기 플라즈마 반응기와 상기 진공펌프 사이에 배치되며, 상기 배기가스의 유동을 수평방향으로 유도하고, 상기 배기가스 내의 입자들을 포집하는 하나 또는 복수 개의 트랩을 포함하며,
    상기 플라즈마 반응기와 상기 트랩은 직렬로 배치되어 일체로 결합되며,
    상기 트랩은,
    상기 공정챔버와 상기 플라즈마 반응기 사이에 배치되되 상기 공정챔버와 상하 방향으로 체결되어, 상기 공정챔버로부터 유동된 상기 배기가스의 흐름을 내부에서 상기 플라즈마 반응기를 향해 수평방향으로 전환하여 유동시키는 제1 트랩을 포함하는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비.
  2. 공정챔버 내부로부터 배기가스를 배출시키는 진공펌프;
    상기 공정챔버와 상기 진공펌프 사이에 배치되며, 상기 배기가스의 유동을 수평방향으로 유도하면서 플라즈마를 생성하여 상기 배기가스를 분해하는 플라즈마 반응기; 및
    상기 공정챔버와 상기 플라즈마 반응기 사이 또는 상기 플라즈마 반응기와 상기 진공펌프 사이에 배치되며, 상기 배기가스의 유동을 수평방향으로 유도하고, 상기 배기가스 내의 입자들을 포집하는 하나 또는 복수 개의 트랩을 포함하며,
    상기 플라즈마 반응기와 상기 트랩은 직렬로 배치되어 일체로 결합되며,
    상기 트랩은,
    상기 플라즈마 반응기와 상기 진공펌프 사이에 배치되어, 상기 플라즈마 반응기를 통과한 상기 배기가스의 흐름을 수평방향으로 유도하면서 상기 입자들을 포집한 후, 상기 배기가스의 흐름을 하방으로 전환하는 제2 트랩을 더 포함하는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기와 상기 트랩은 수평방향의 가상의 일직선을 따라 결합되는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 트랩은,
    상기 플라즈마 반응기와 상기 진공펌프 사이에 배치되어, 상기 플라즈마 반응기를 통과한 상기 배기가스의 흐름을 수평방향으로 유도하면서 상기 입자들을 포집한 후, 상기 배기가스의 흐름을 하방으로 전환하는 제2 트랩을 더 포함하는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는,
    상기 배기가스가 유동하는 도관;
    상기 도관의 외면에 설치되는 제1 전극부
    상기 제1 전극부와 이격되어 배치되며, 상기 제1 전극부와의 사이에 플라즈마 방전을 일으키는 제2 전극부를 포함하는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 전극부는 상기 도관과 연통되도록 상기 도관의 일 단 또는 양 단에 각각 결합되는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 트랩은,
    내부에 상기 공정챔버로부터 상기 배기가스가 유동하며 상기 배기가스 내에서 분리된 상기 입자들을 저장하는 포집바디;
    상기 포집바디 내에 배치되어 상기 입자들이 상기 배기가스 내에서 분리되도록 상기 입자들과 충돌하는 충돌수단; 및
    상기 배기가스에서 분리된 상기 입자들이 저장되는 포집통을 포함하는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비.
  8. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 트랩은,
    내부에 상기 공정챔버로부터 상기 배기가스가 유동하며, 상기 배기가스의 흐름을 하방으로 유도하도록 형성된 포집바디; 및
    상기 포집바디의 내부 중앙에 상기 포집바디의 높이 방향을 따라 연장되게 설치되어, 상기 배기가스 내 입자들이 충돌하고 상기 배기가스를 배출시키는 충돌수단을 포함하는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 포집바디의 하부에 착탈 가능하게 결합되어, 상기 충돌수단에 의해 상기 배기가스와 분리된 상기 입자들이 저장되는 포집통을 더 포함하는 배기가스 처리설비.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 충돌수단은 길이 방향을 따라 중공이 형성되고 둘레면 일측이 개구되어 있으며,
    상기 포집바디의 하부면에는 상기 중공에 연통되는 배출구가 형성되는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비.
  11. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 트랩은,
    내부에 상기 공정챔버로부터 상기 배기가스가 유동하며, 상기 배기가스의 흐름을 하방으로 유도하도록 형성된 포집바디;
    상기 포집바디의 내부 일면에 돌출 형성되어 상기 배기가스 내 입자들이 충돌하는 충돌수단; 및
    상기 충돌수단과 충돌하여 상기 배기가스 내에서 분리된 상기 입자들을 저장하는 포집통을 포함하는 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리설비.
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