KR101573357B1 - 유해가스의 처리장치 - Google Patents

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이원주
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코어 플라즈마 테크놀로지 아이엔씨
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Abstract

본 발명은, 유해가스의 처리설비에 관한 것으로서, 공정챔버에서 발생된 유해가스를 배출시키는 진공펌프; 상기 공정챔버와 상기 진공펌프 사이에 설치되며, 상기 공정챔버에서 배출되는 상기 유해가스 내 유해물질들을 플라즈마로 분해시키는 플라즈마 반응기; 및 상기 공정챔버와 상기 플라즈마 반응기 사이에 설치되며, 상기 공정챔버에서 배출되는 상기 유해가스에 마이크로웨이브를 조사하여 상기 유해가스 내 유해물질들이 활성화되도록 상기 유해가스를 전처리하는 유해가스 전처리장치를 포함한다.

Description

유해가스의 처리장치{Facility for purifying harmful gas}
본 발명은 유해가스의 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체나 디스플레이 공정 중 발생되는 유해가스 내 유해물질 및 입자들을 분해시켜 제거할 수 있는 유해가스 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, 발화성물질, non-CO2 온실가스를 포함하는 환경규제 물질에 해당하는 물질들이 포함된 유해가스가 생성된다. 따라서 이러한 유해가스 내 오염 물질들을 제거하기 위해 공정 챔버들을 진공 상태로 만들고, 후단에 진공 펌프를 설치하여 유해가스를 정화시킨 후 대기로 방출하고 있다.
종래에는 공정설비에서 발생되는 유해가스 처리설비로 도 1에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(10)의 하부에 유해가스 내 유해물질들을 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.
이러한 유해가스 처리설비에 설치되는 통상의 플라즈마 반응기(30)는 무선주파수(RF)와 유도성 결합 플라즈마(inductively coupled plasma) 방식을 적용하는데, 이 방식은 방전 안정성이 낮기 때문에 방전을 안정화시키기 위한 추가 장치가 요구된다.
이러한 플라즈마 반응기의 문제점을 해결하기 위하여 등록특허 제10-1278682호, 등록특허 제10-1063515호에 개시된 바와 같은 플라즈마 반응기가 개발되었다. 개발된 플라즈마 반응기는 AC 방전에 의한 방법으로 플라즈마 방전이 발생하기 때문에, 전기 사용량이 매우 큰 문제점이 있고, 유해가스의 유동량이 많은 도관의 가운데 부분으로는 플라즈마의 강도가 약해서 유해가스의 분해 성능이 저하되는 문제점이 있다. 이로 인해 유해가스 내 유해물질들이 분해되지 않은 상태로 진공펌프로 유동되면 진공펌프 내부에 축적되어 진공펌프의 고장을 유발하거나, 분해되지 않은 유해가스 내 유해물질이 대기 중으로 배출되어 환경을 오염을 유발시키는 문제점이 있다.
대한민국등록특허 제10-0477060호
본 발명은 반도체나 디스플레이 공정 중 발생되는 유해가스 내 유해물질 및 입자들을 분해시켜 제거할 수 있는 유해가스 처리설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 공정챔버에서 발생된 유해가스를 배출시키는 진공펌프; 상기 공정챔버와 상기 진공펌프 사이에 설치되며, 상기 공정챔버에서 배출되는 상기 유해가스 내 유해물질들을 플라즈마로 분해시키는 플라즈마 반응기; 및 상기 공정챔버와 상기 플라즈마 반응기 사이에 설치되며, 상기 공정챔버에서 배출되는 상기 유해가스에 마이크로웨이브를 조사하여 상기 유해가스 내 유해물질들이 활성화되도록 상기 유해가스를 전처리하는 유해가스 전처리장치를 포함하는 유해가스 처리설비를 제공한다.
본 발명에 따른 유해가스의 처리설비는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 플라즈마 반응기로 유해가스를 분해하기 전, 유해가스 전처리장치를 구비하여 유해가스에 마이크로웨이브를 조사함으로써 유해가스 내 유해물질들이 운동에너지가 상승하는 활성화 상태를 만들기 때문에 플라즈마 반응기에서의 플라즈마 방전으로 유해물질이 분해되고 제거될 수 있는 분해 성능이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
특히, 마이크로웨이브만으로 유해물질이 활성화되지 않거나 활성화가 부족한 상태일 때, 유해가스 전처리장치에서 버퍼가스를 공급하면 버퍼가스가 유해물질들의 활성화를 보조하므로 플라즈마 반응기에서의 향상된 분해 성능을 유지시킬 수 있다.
둘째, 활성화된 유해가스 내 유해물질은 플라즈마 반응기에서 생성되는 저에너지의 플라즈마 방전에 의해 분해되고 제거되기 때문에 유해물질의 분해로 인해 플라즈마 반응기의 도관이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 유해가스 처리설비가 도시된 간략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 처리설비가 도시된 간략도이다.
도 3 및 도 4는 도 3에 따른 유해가스 처리설비의 유해가스 전처리장치의 다양한 실시 형태가 도시된 단면도이다.
도 3에 따른 유해가스 처리설비의 플라즈마 반응기가 도시된 단면도이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유해가스 처리설비가 도시된 간략도이다.
도 7은 도 6에 따른 유해가스 처리설비의 유해가스 전처리장치가 도시된 단면도이다.
도 2 내지 도 7에는 본 발명에 따른 유해가스 처리설비에 대해 도시되어 있다. 먼저 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 처리설비에 대해 설명한다.
도 2를 참조하여 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유해가스 처리설비는, 공정챔버(110), 유해가스 전처리장치(130), 플라즈마 반응기(150), 진공펌프(170) 및 스크러버(190)를 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)에서 에칭(etching) 공정이 이루어지는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 상기 에칭 공정에서는 다양한 공정가스 및 버퍼가스가 공급이 되며, 상기 에칭 공정에서 사용되는 상기 공정가스는 사불화탄소(CF4), 삼불화질소(NF3)와 같은 유해 부산물들을 생성한다. 상기 진공펌프(170)는 상기 공정챔버(110), 후술될 상기 배관(121, 123, 125), 상기 유해가스 전처리장치(130), 상기 플라즈마 반응기(150)의 내부를 대기압보다 기압이 낮은 진공상태로 만들고, 상기 공정챔버(110)에서 상기 에칭 공정이 끝난 후 잔류된 유해가스를 배출할 수 있도록 펌핑하는 역할을 하는 것이다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 진공펌프(170)의 후단에는 배기관(미도시)이 설치되어 상기 유해가스가 상기 배기관을 통해 대기 중으로 배출될 수 있다. 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 스크러버(190)가 추가로 더 설치될 수도 있다. 상기 스크러버(190)는 예시적으로 습식 스크러빙 장치 등이 적용된다.
상기 공정챔버(110)에서 에칭 공정에 의해 생성된 유해가스에는 상기 에칭 공정 시 미반응한 원료 및 공정 분산물 등이 유해물질로 포함되어 있다. 따라서 이러한 유해가스 내 유해물질을 제거하기 위해 상기 공정챔버(110)와 상기 진공펌프(170) 사이에는 상기 플라즈마 반응기(150)가 설치되며, 상기 플라즈마 반응기(150)에서 상기 유해가스 내 유해물질들의 분해가 더 잘 이루어져 상기 유해물질이 제거될 수 있도록 상기 공정챔버(110)와 상기 플라즈마 반응기(150)의 사이에 상기 유해가스 전처리장치(130)가 설치된다.
보다 구체적으로는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 유해가스 전처리장치(130)는 상기 공정챔버(110)에서 배출되는 상기 유해가스가 유동하는 제1 배관(121)과, 상기 유해가스 전처리장치(130)를 통해 전처리된 상기 유해가스가 상기 플라즈마 반응기(150)로 유입되도록 유동하는 제2 배관(123) 사이에 설치된다. 상기 유해가스 전처리장치(130)는 상기 공정챔버(110)를 통해 배출된 상기 유해가스가 상기 제1 배관(121)을 따라 유동되어 유입되면 상기 유해가스 내 유해물질들이 활성화되도록 마이크로웨이브를 상기 유해가스에 조사한다.
상기 유해가스 전처리장치(130)는 마이크로웨이브 발생유닛(131) 및 마이크로웨이브 반사 챔버(133)를 포함한다. 상기 마이크로웨이브 발생유닛(131)은 상기 마이크로웨이브를 생성하고, 상기 마이크로웨이브를 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(131)로 공급하는 것으로 도면에 도시되진 않았으나, 마그네트론(미도시) 및 웨이브가이드(미도시)로 구성된다.
상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)는 내부 공간이 형성되어, 상기 내부 공간은 상기 마이크로웨이브 반사 구조를 갖는다. 상기 제1 배관(121) 및 상기 제2 배관(123)과 각각 연통되는 유입구(133a) 및 배출구(133b)가 형성되어 있어, 상기 유입구(133a)를 통해 상기 유해가스가 유입되면 상기 마이크로웨이브 발생유닛(131)에서 공급된 상기 마이크로웨이브를 상기 유해가스에 조사하여 상기 유해가스 내 유해물질들을 활성화시켜서 상기 배출구(133b)로 배출한다.
상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)는 예를 들어 직육면체, 원기둥 등 다양한 형태의 구조로 형성된다. 본 실시예에서는 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)가 직육면체 형태의 구조로 형성된 것을 예로 들어 설명한다. 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 일측에는 상기 유입구(133a)가 형성되어 상기 제1 배관(121)과 연통되고, 상기 유입구(133a)와 대칭되는 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 타측에는 상기 배출구(133b)가 형성되어 상기 제2 배관(122)과 연통된다.
상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 내부는 전술한 바와 같이 상기 마이크로웨이브 발생유닛(131)으로부터 공급되는 상기 마이크로웨이브를 반사시킬 수 있는 반사 구조를 갖는다. 즉, 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 내부는 도전성 소재로 형성되며, 상기 유입구(133a)와 상기 배출구(133b)를 제외한 나머지 부분은 밀폐된 구조를 갖는다.
상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 내부가 도전성 소재이며 밀폐된 구조로 형성되기 때문에, 상기 마이크로웨이브 발생유닛(131)에서 공급된 상기 마이크로웨이브가 외부로 새어나가지 않고, 상기 마이크로웨이브가 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133) 내부에서만 무한히 반사된다. 다만, 상기 마이크로웨이브는 어떤 물질과 충돌하면 충돌한 물질에 에너지를 빼앗기고 소멸되는데, 본 실시예에서는 상기 마이크로웨이브가 상기 유해가스 내 유해물질들과 충돌하면서 상기 유해물질들에 에너지를 빼앗기고 소멸된다.
즉, 상기 유해물질들은 상기 마이크로웨이브로부터 흡수된 에너지에 의해 운동에너지가 상승하면서 활성화되는 것이다. 이때, 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133) 내부의 온도를 측정해보면 온도가 상승된 것을 확인할 수 있다. 물질의 운동에너지는 온도와 비례 관계를 갖기 때문에 상기 유해물질들이 상기 마이크로웨이브의 에너지를 흡수하여 운동에너지가 상승하면 온도가 올라가므로, 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133) 내부의 온도가 상승한다. 이를 이용하여 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 내부에 온도 센서를 구비하여 온도를 측정함으로써, 상기 유해가스 내 유해물질이 활성화되었음을 확인 할 수도 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 내부로 상기 유해가스가 유입될 때, 버퍼가스를 더 공급할 수도 있다. 상기 버퍼가스는 예시적으로 수증기(H2O), 기체 또는 액체 중 어느 하나가 사용된다. 상기 유해가스 내 유해물질은 종류가 매우 다양하기 때문에 상기 마이크로웨이브만으로 활성화가 잘 이루어지지 않을 수도 있다. 따라서 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 내부로 공급된 상기 버퍼가스가 상기 마이크로웨이브에 의하여 활성화된 상태로 상기 유해가스와 함께 상기 플라즈마 반응기(150)로 유동되면, 상기 플라즈마 반응기(150)에서 활성화된 상태의 상기 버퍼가스는 상기 플라즈마 방전에 의해서 상기 유해가스보다 더 빨리 해리됨으로써 상기 플라즈마 방전과 함께 상기 유해가스 내 유해물질을 분해시킨다. 이렇듯, 상기 버퍼가스를 공급함으로써 상기 유해가스 내 유해물질의 분해력을 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)에는 상기 유입구(133a) 및 상기 배출구(133b)가 형성되는데, 상기 유입구(133a) 및 상기 배출구(133b)를 개방된 상태로 유지하면 상기 마이크로웨이브가 상기 유입구(133a) 및 상기 배출구(133b)를 통해 새어나갈 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 상기 유입구(133a) 및 상기 배출구(133b) 각각에는 메쉬(mesh) 망(135)이 설치된다.
상기 메쉬 망(135)에는 복수 개의 홀들(미도시)이 형성되어 있는데, 상기 홀들을 통해 상기 유해가스가 유입되거나 배출될 수는 있어도 상기 마이크로웨이브는 새어나가지 않고 반사된다. 상기 마이크로웨이브는 파장의 1/4에 해당하는 크기 이하의 홀은 관통하지 못하는 특징을 갖는다. 따라서 상기 메쉬 망(135)에 형성된 상기 복수 개의 홀들의 각 홀의 크기가 공급되는 상기 마이크로웨이브 파장의 1/4보다 작게 형성되면 상기 마이크로웨이브가 상기 메쉬 망(135)을 통과하지 못하고 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133) 내부에서 계속적으로 반사된다.
도 3 및 도 4에는 전술한 상기 유해가스 전처리장치의 다른 실시 형태들이 도시되어 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 상기 유해가스 전처리장치에는 전술한 일 실시 형태의 상기 유해가스 전처리장치(130)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 기재하였으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
먼저 도 3을 참조하여 보면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 유해가스 전처리장치(130`)는 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133) 내부에 복수 개의 배플(137)들이 설치된다. 상기 배플(137)들은 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 내부에 상호 마주하며 설정 간격만큼 이격되되, 서로 교번되며 배치된다. 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)로 유입되는 상기 유해가스가 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 내부에 설치된 상기 배플(137)들에 의해 유동 방향을 복수 번 변경하면서 유동한다.
상기 배플(137)들은 상기 마이크로웨이브가 통과할 수 있는 소재로 형성되어도 무방하고, 상기 전자파를 반사시키는 소재로 형성되어도 무방하다. 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 내부에 전술한 바와 같이 상기 배플(137)들을 설치하면, 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 내부로 유입된 상기 유해가스가 상기 배출구(133b)를 향해 직선으로 유동되지 않고 유동방향을 복수 번 바꾸면서 유동하기 때문에 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133) 내부에 체류하는 시간이 길어져 더 많은 양의 상기 유해가스 내 유해물질들을 활성화시킬 수 있다.
도 4를 참조하여 보면 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 상기 유해가스 전처리장치(130″)는 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 내부에 덕트(137″)가 설치된다. 상기 덕트(137″)는 상기 유입구(133a) 및 상기 배출구(133b)와 각각 연통되게 설치되며, 상기 유입구(133a)를 통해 유입된 상기 유해가스가 유동할 수 있는 유동로를 형성한다.
상기 덕트(137″)는 도 4에 도시된 바와 같이, "S"자와 같은 형태로 복수 번 절곡되어 형성되어 전술한 다른 실시예에서 상기 배플(137)들이 상기 유해가스의 유동방향을 복수 번 변경한 것과 같이 상기 덕트(137″)도 상기 유해가스의 유동방향을 복수 해 변경한다. 다만, 상기 유해가스는 상기 덕트(137″)의 내부에서 유동되므로, 상기 덕트(137″)는 상기 마이크로웨이브를 투과시킬 수 있는 소재로 형성된다.
상기 덕트(137″)를 통해 유동되는 상기 유해가스는 상기 덕트(137″)의 구조에 의해 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133) 내부를 유동하는 동안 유동방향이 복수 번 변경되기 때문에 상기 유입구(133a)에서 상기 배출구(133b)까지 유동되는 시간이 길어져 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)의 내부에 체류하는 시간이 길어진다. 상기 덕트(137″)는 상기 마이크로웨이브를 투과시키는 소재로 형성되므로, 상기 마이크로웨이브 반사 챔버(133)에 상기 유해가스가 오랜 시간 체류하면서 상기 마이크로웨이브에 의해 보다 많은 양의 상기 유해물질들이 활성화된다.
전술한 바와 같은 상기 유해가스 전처리장치(130, 130`, 130″)로 상기 유해물질들이 활성화된 상기 유해가스는 상기 배출구(133b)를 통해 배출되어 상기 제2 배관(123)을 유동해 상기 플라즈마 반응기(150)로 유입된다. 상기 플라즈마 반응기(150)는 내부에서 플라즈마 방전이 일어나 상기 유해가스 전처리장치(130)에서 상기 유해물질들이 활성화되도록 전처리된 상기 유해가스가 유입되면 상기 플라즈마 방전과 반응하면서 상기 유해가스 내 유해물질을 분해하는 것이다.
본 실시예에서는 상기 플라즈마 반응기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 RF 전원을 에너지원으로 사용한다. 상기 플라즈마 반응기(150)는 도관(151), 상기 도관(151)의 외주면을 나선형으로 감싸는 코일부(153), 플랜지(155)들 및 외부관(157)을 포함한다. 상기 도관(151)은 상기 유해가스가 유동하는 유동 경로로서, 내부가 길이 방향을 따라 관통된 원통형으로 형성된다. 상기 도관(151)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(151)과 상기 도관을 감싸는 코일부(153)는 상기 외부관(157)으로 감싸져 보호된다. 즉, 상기 외부관(157)의 내부에 상기 도관(151), 상기 코일부(153)가 배치됨으로써, 상기 플라즈마 반응기(150)가 이중관의 형태를 이루도록 한다. 이중관 형태로 형성함으로써 상기 코일부(153)에서 발생되는 전자파가 상기 플라즈마 반응기(150)의 외부로 방출되는 것을 차단할 수가 있다.
상기 도관(151)은 플라즈마 방전 시 진공의 상태에서 높은 온도를 받는데, 이로 인하여 상기 도관(151) 자체가 균열 또는 파손이 발생될 수 있으며, 이로 인해 상기 도관(151)의 주위 배관의 연결 부위에도 균열이 발생될 수 있다. 따라서 상기 플라즈마 반응기(150)를 상기 외부관(157)이 상기 도관(151)을 감싸는 이중관 형태로 형성함으로써, 전술한 바와 같이 상기 도관(151)에 균열 또는 파손이 발생하는 경우, 상기 플라즈마 반응기(150)의 외부로 가스가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 코일부(153)는 외부로부터 전기가 인가되면 상기 코일부(153)에서 RF 플라즈마 방전이 발생되어 상기 도관(151)의 내부를 유동하는 상기 유해가스 내 유해물질을 분해한다. 상기 도관(151)은 상기 코일부(153)에서 발생되는 RF 플라즈마 방전에 의해 손상되는 것을 방지하며, 상기 코일부(153)도 보호할 수 있도록 유전체로 형성된다.
상기 플랜지(155)들은 각각 상기 도관(151)의 양 단부에 위치하여 상기 도관(151)과 상기 제2 배관(123) 및 상기 제3 배관(125)을 연결한다. 상기 플랜지(155)들도 상기 도관(151)과 마찬가지로 유전체로 형성될 수 있으며, 상기 코일부(153)에서 발생하는 RF 플라즈마 방전에 의해 상기 제2 배관(123) 및 상기 제3 배관(125)이 손상될 위험성을 낮출 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 상기 플라즈마 반응기(150)가 RF 전원에 의해 플라즈마 방전을 발생시키는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 AC 전원, DC 전원, 마이크로웨이브파를 이용하여 플라즈마 방전을 발생시키는 것을 적용할 수도 있다.
전술한 바와 같은 구성의 상기 플라즈마 반응기(150)는 상기 코일부(153)에서 상기 플라즈마 방전을 일으키면, 상기 도관(151)의 내부를 유동하는 상기 유해가스 내 유해물질이 상기 플라즈마 방전과 반응하여 분해된다. 특히, 전술한 상기 유해가스 전처리장치(130)를 통해 상기 유해물질이 활성화 된 상태의 상기 유해가스가 상기 플라즈마 반응기(150)로 유입되기 때문에 상기 유해물질과 상기 플라즈마 방전이 반응하는 성능이 더욱 향상된다. 이에 따라 상기 유해가스 내 유해물질이 단순히 상기 플라즈마 반응기(150)에 상기 플라즈마 방전과 반응하여 분해될 때 보다 더 많이 분해되어 제거되고 상기 유해가스의 정화 성능이 더욱 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
상기 플라즈마 반응기(150)로 상기 유해물질이 분해되고 제거되어 정화 처리된 가스는 상기 진공펌프(170)와 상기 스크러버(190)로 유동하여 외부 배출된다. 상기 유해가스가 상기 유해가스 전처리장치(130)와 상기 플라즈마 반응기(150)를 통과하면서 상기 유해물질이 분해되고 제거되어 정화됨으로써, 상기 진공펌프(170)와 상기 스크러버(190)로 정화 처리된 가스가 유입되어도 상기 진공펌프(170) 및 상기 스크러버(190)의 손상을 방지할 수 있으며, 외부로 배출되어도 대기오염을 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유해가스 처리설비(200)가 도시되어 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 상기 유해가스 처리설비(200)는 전술한 일 실시예서의 상기 유해가스 처리설비(100)와 비교하여 상기 유해가스 전처리장치(230)가 차이를 갖는다. 따라서 이하에서는 상기 유해가스 전처리장치(230)에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 유해가스 전처리장치(230)는 마이크로웨이브 투과배관(231), 마그네트론(233) 및 하우징(235)을 포함한다. 상기 마이크로웨이브 투과배관(231)은 상기 공정챔버(110)에서 배출되는 상기 유해가스가 유동되는 상기 제1 배관(121)과 전처리된 상기 유해가스가 상기 플라즈마 반응기(150)로 유동되는 제2 배관(123) 사이에 설치된다. 상기 마이크로웨이브 투과배관(231)은 상기 유해가스가 유입되어 유동된 후 배출될 수 있도록 중공이 형성되어 있고, 적어도 일부는 상기 마이크로웨이브를 투과시키는 소재로 형성된다.
본 실시예에서는 상기 마이크로웨이브 투과배관(231)이 상기 하우징(235)으로 둘러싸이는 영역만 상기 마이크로웨이브를 투과시키는 소재로 이루어지는 단층으로 형성되고, 나머지 영역은 내부식성 소재로 형성되는 제1층 및 상기 제1층을 둘러싸며 상기 마이크로웨이브를 반사시킬 수 있도록 도전성 소재로 형성되는 제2층을 포함하는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 나머지 영역이 전술한 바와 같이 상기 제1층 및 상기 제2층을 포함하는 다층으로 형성되는 것은, 상기 마이크로웨이브가 상기 마이크로웨이브 투과배관(231)을 투과하는 상기 마이크로웨이브의 일부가 외부로 새어나가면서 상기 마이크로웨이브가 손실되는 것을 방지하기 위한 것이다. 다만, 상기 제1층이 형성됨으로써 상기 제2층이 상기 마이크로웨이브에 의해 손상되는 것을 방지하는 것이다. 그러나 이는 본 실시예에 한정되는 것일 뿐이며, 상기 나머지 영역은 상기 마이크로웨이브를 반사시킬 수 있는 도전성 소재로 단층으로만 형성될 수도 있다.
한편, 상기 마이크로웨이브 투과배관(231)으로 형성하는 상기 마이크로웨이브를 투과시키는 소재는 쿼츠 소재, 세라믹 소재, 플라스틱 소재 및 탄소 소재 중 하나 이상을 포함한다. 또한, 상기 내부식성 소재도 쿼츠 소재, 세라믹 소재, 플라스틱 소재 및 탄소 소재 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 마그네트론(233)은 상기 마이크로웨이브를 생성하여 상기 마이크로웨이브 투과배관(231)의 내부로 상기 마이크로웨이브를 공급한다. 상기 마그네트론(233)은 상기 마이크로웨이브 투과배관(231)과 상기 하우징(235) 사이에 구비되며, 상기 하우징(235)은 상기 마이크로웨이브를 반사시키는 소재로 형성된다. 상기 하우징(235)은 상기 마이크로웨이브 투과배관(231)의 외주면과의 사이에 이격 공간이 형성되도록 상기 마이크로웨이브 투과배관(231)을 감싸며 구비되고, 상기 마그네트론(233)이 상기 하우징(235)의 내부에 구비되는 것이다. 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 하우징(235)의 내부에는 웨이브가이드(미도시)가 더 구비될 수도 있다. 상기 웨이브가이드는 상기 마이크로웨이브의 파장에 따라 크기가 정해질 수 있다.
상기 마그네트론(233)에서 상기 마이크로웨이브가 발생되면 상기 마이크로웨이브는 상기 마이크로웨이브 투과배관(233)을 통과하여 상기 마이크로웨이브 투과배관(233)의 내부를 유동하는 상기 유해가스 내 유해물질과 충돌한다. 이때, 상기 마이크로웨이브 에너지는 상기 유해물질에 흡수되어 소멸되고, 상기 유해물질은 운동에너지가 상승하여 활성화된다. 한편, 상기 유해물질과 충돌하지 않은 상기 마이크로웨이브는 상기 마이크로웨이브 투과배관(231)을 통과하여 상기 하우징(235) 측으로 전달되며, 상기 하우징(235)에 의해 다시 반사된다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나 상기 마이크로웨이브 투과배관(233)의 일측, 상기 공정챔버(110)에서 배출된 상기 유해가스가 유입되는 측과, 상기 마이크로웨이크 투과배관(233)의 타측, 상기 유해물질이 활성화된 상기 유해가스가 배출되는 측에 메쉬 망(미표기)이 설치될 수도 있다. 이는, 상기 유해가스의 유입, 배출을 자유롭게 하면서도 상기 마이크로웨이브가 상기 공정챔버(110) 또는 상기 플라즈마 반응기(150) 측으로 전달되어 상기 공정챔버(110) 및 상기 플라즈마 반응기(150)가 손상되는 것을 미연에 방지하고, 상기 마이크로웨이브의 손실도 방지할 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 유해가스 전처리장치(230)는 상기 플라즈마 반응기(150)과 직접 연결될 수도 있다. 즉, 상기 유해가스 전처리장치(230)에서 상기 유해가스가 배출되는 측이 상기 플라즈마 반응기(150)와 연결되는 것이다. 상기 유해가스 전처리장치(230)와 상기 플라즈마 반응기(150)가 직접 연결되어 있으면 상기 유해가스 전처리장치(230)에서 전처리된 상기 유해가스가 상기 플라즈마 반응기(150)로 유동하는 시간이 짧아져 활성화된 유해가스의 처리 효율이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
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, 200: 유해가스 처리설비
110: 공정챔버
130, 130`, 130″, 230: 유해가스 전처리장치
131: 마이크로웨이브 발생유닛 133: 마이크로웨이브 반사 챔버
135: 메쉬 망 137: 배플
137″: 덕트 231: 마이크로웨이브 투과배관
233: 마그네트론 235: 하우징
150: 플라즈마 반응기 151: 도관
153: 코일부 155: 플랜지
157: 외부관 170: 진공펌프
190: 스크러버

Claims (12)

  1. 공정챔버에서 발생된 유해가스를 배출시키는 진공펌프;
    상기 공정챔버에서 배출되는 상기 유해가스와 함께 플라즈마 방전용 버퍼가스가 공급되며, 상기 유해가스 및 상기 버퍼가스에 마이크로웨이브를 조사하여 상기 유해가스 내 유해물질들 및 상기 버퍼가스가 활성화되도록 전처리하는 유해가스 전처리장치; 및
    상기 활성화된 유해가스를 포함하는 유해가스 및 상기 활성화된 버퍼가스가 상기 유해가스 전처리장치로부터 유입되며, 플라즈마 방전을 발생시켜서 상기 활성화된 유해물질을 분해시키는 플라즈마 반응기를 포함하는 유해가스 처리설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유해가스 전처리장치는,
    마이크로웨이브를 발생시키는 마이크로웨이브 발생유닛; 및
    내부가 마이크로웨이브 반사 구조를 가지며, 유입구를 통하여 상기 유해가스가 유입되면 상기 마이크로웨이브 발생유닛에서 공급된 마이크로웨이브를 조사하여 상기 유해가스 내 유해물질들을 활성화시켜서 배출구로 배출하는 마이크로웨이브 반사 챔버를 포함하는 유해가스 처리설비.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 반사 챔버는 상기 유입구와 상기 배출구를 제외한 나머지 부분이 도전성 소재로 형성된 밀폐 구조를 가지는 유해가스 처리설비.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 반사 챔버의 내부에는 배플들이 배치되어 있어서, 상기 유입구로 유입된 유해가스가 상기 배플들에 의하여 상기 유해가스의 유동방향이 복수 번 변경된 후 상기 배출구를 통하여 배출되는 유해가스 처리설비.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 반사 챔버의 내부에는 양단이 상기 유입구와 상기 배출구에 각각 연통되어 있는 덕트가 형성되어 있으며, 상기 덕트는 상기 마이크로웨이브가 통과 가능한 물질로 형성되어 있는 유해가스 처리설비.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유해가스 전처리장치는,
    상기 공정챔버와 상기 플라즈마 반응기 사이에 연통되게 설치되며, 상기 유해가스가 유입 및 배출될 수 있도록 유동되는 중공이 형성되고, 적어도 일부가 상기 마이크로웨이브를 투과시키는 소재로 형성된 마이크로웨이브 투과배관;
    상기 마이크로웨이브 투과배관의 외주면을 둘러싸도록 형성되되, 내부가 상기 마이크로웨이브를 반사시키는 하우징; 및
    상기 마이크로웨이브 투과배관과 상기 하우징 사이에 구비되어, 상기 마이크로웨이브를 발생시켜 공급하는 마그네트론을 포함하는 유해가스 처리설비.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 투과배관은 상기 하우징으로 둘러싸는 영역만 상기 마이크로웨이브를 투과시키는 소재로 형성되는 유해가스 처리설비.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 투과배관에서 상기 하우징으로 둘러싸는 영역을 제외한 나머지 영역은,
    내부식성 소재로 형성된 제1층; 및
    상기 제1층을 둘러싸며 상기 마이크로웨이브를 반사시킬 수 있도록 도전성 소재로 형성되는 제2층을 포함하는 유해가스 처리설비.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 내부식성 소재는 쿼츠 소재, 세라믹 소재, 플라스틱 소재 및 탄소 소재 중 하나 이상을 포함하는 유해가스 처리설비.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 하우징은 상기 마이크로웨이브를 반사시키는 도전성 소재로 형성되는 유해가스 처리설비.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는,
    상기 유해가스 전처리장치에 의해 전처리된 상기 유해가스가 유동되도록 중공이 형성된 도관; 및
    상기 도관의 외주면을 감싸며, 전원 인가 시 플라즈마 방전을 일으키는 코일부를 포함하는 유해가스 처리설비.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는,
    상기 도관의 외주면과의 사이에 이격 공간을 형성하고, 상기 도관과 상기 코일부를 보호하도록 상기 도관을 감싸며 구비되는 외부관을 더 포함하는 유해가스 처리설비.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101837931B1 (ko) * 2016-06-23 2018-03-14 (주)엘오티베큠 고유량의 퍼플루오르화합물(PFCs) 가스 저감을 위한 나선형 플라즈마 챔버.

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113941210A (zh) * 2020-07-17 2022-01-18 陕西青朗万城环保科技有限公司 一种废气处理方法及其控制系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5750823A (en) * 1995-07-10 1998-05-12 R.F. Environmental Systems, Inc. Process and device for destruction of halohydrocarbons
US6689252B1 (en) * 1999-07-28 2004-02-10 Applied Materials, Inc. Abatement of hazardous gases in effluent
WO2011134007A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Quantum Wave Pty Ltd Microwave and radio frequency material processing
WO2012040986A1 (zh) * 2010-09-27 2012-04-05 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 等离子体加工设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101837931B1 (ko) * 2016-06-23 2018-03-14 (주)엘오티베큠 고유량의 퍼플루오르화합물(PFCs) 가스 저감을 위한 나선형 플라즈마 챔버.

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