KR20200046335A - 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비 - Google Patents

마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 마이크로웨이브 발생유닛; 상기 마이크로웨이브 발생유닛에서 생성된 마이크로웨이브를 전송 공급하는 마이크로웨이브 전송부; 및 상기 공정챔버로부터 배출되는 상기 유해가스가 유동하는 배관에 설치되며, 상기 마이크로웨이브 전송부로부터 상기 마이크로웨이브를 공급받아 내부에서 플라즈마 방전을 발생하여 상기 유해가스 내 유해물질을 분해하는 플라즈마 방전유닛을 포함하되, 상기 플라즈마 방전유닛은, 상기 유해가스가 통과하는 원통형의 플라즈마 방전공간이 형성된 플라즈마 방전챔버와, 상기 플라즈마 방전챔버에 설치되며 상기 플라즈마 방전공간의 외측을 둘러싸도록 배치되고 내부에 상기 마이크로웨이브가 도입되는 고리형의 내부공간을 형성하는 안테나부를 포함하며, 상기 안테나부는, 상기 마이크로웨이브를 상기 내부공간으로 도입하는 도입구가 형성되고 상기 플라즈마 방전공간을 에워싸도록 연장되는 외벽부와, 상기 외벽부의 안쪽에 위치하고 상기 플라즈마 방전공간을 에워싸도록 연장되며 상기 내부공간으로 도입된 상기 마이크로웨이브를 상기 플라즈마 방전공간으로 방출시키는 복수개의 슬롯들이 형성된 내벽부를 구비하며, 상기 외벽부와 상기 외벽부의 간격은 상기 마이크로웨이브 파장의 1/4±α(α는 마이크로웨이브 파장의 1/8)의 범위를 갖도록 형성되는, 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비가 제공된다

Description

마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비 {Facility for purifying harmful gas using microwave plasma}
본 발명은 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 방전공간 내에 균일한 플라즈마 방전을 유도함으로써 공정챔버로부터 배출되는 유해가스 내 유해물질의 제거율을 향상시킬 수 있고 비용을 저감시킬 수 있는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비에 관한 것이다.
일반적으로 반도체나 디스플레이 제조를 위해서는 저압의 공정챔버 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, 온실가스나 PFCs와 같은 환경규제 물질에 해당하는 물질들이 포함된 유해가스가 생성되거나 이용된다.
특히, CF4, SF6, C2F6, C3F8 등 PFCs(perfluorocarbon; 과불화탄소)로 지칭되는 가스들은 식각 공정, 박막 증착 및 반응기 세척 단계 등에서 광범위하게 사용되고 있으며, 이러한 PFCs는 대부분 비활성 기체로 대기 중 자연 분해 시간이 매우 길고 오존층 파괴의 주범으로 인식되고 있어서 반도체 공정에서의 사용에 강력한 규제가 진행되고 있다.
이에, 종래에는 상기한 공정에서 배출되는 유해가스 내 오염 물질들을 제거하기 위하여, 진공펌프를 설치하여 공정챔버들을 진공 상태로 만들고 이에 마이크로웨이브를 이용하여 플라즈마 방전을 발생시키고 이를 이용하여 유해가스를 처리하는 유해가스 처리설비를 통하여 유해가스를 정화시킨 후 대기로 방출하는 기술이 개발되고 있다.
그런데, 상기한 종래의 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비는 플라즈마가 방전공간 내 마이크로웨이브가 균일하고 효율적으로 공급되지 않아 플라즈마 방전효율이 낮아지면서 유해물질의 제거율이 저하되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1278682호
본 발명은 플라즈마 방전공간 내 마이크로웨이브가 균일하고 효율적으로 공급되도록 하여 균일한 플라즈마 방전이 이루어질 수 있도록 하여 공정챔버로부터 배출되는 유해가스 내 유해물질의 제거율을 높이고, 비용을 절감시킬 수 있는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 공정챔버에서 배출되는 유해가스를 처리하는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비에 있어서, 마이크로웨이브를 생성하는 마이크로웨이브 발생유닛; 상기 마이크로웨이브 발생유닛에서 생성된 마이크로웨이브를 전송 공급하는 마이크로웨이브 전송부; 및 상기 공정챔버로부터 배출되는 상기 유해가스가 유동하는 배관에 설치되며, 상기 마이크로웨이브 전송부로부터 상기 마이크로웨이브를 공급받아 내부에서 플라즈마 방전을 발생하여 상기 유해가스 내 유해물질을 분해하는 플라즈마 방전유닛을 포함하되, 상기 플라즈마 방전유닛은, 상기 공정챔버로부터 배출되는 상기 유해가스가 유동하는 제1배관과 진공펌프를 향해 상기 유해가스가 유동되는 제2배관 사이에 설치되며, 내부에 상기 제1배관과 상기 제2배관과 연통되어 상기 유해가스가 통과하는 원통형의 플라즈마 방전공간이 형성된 플라즈마 방전챔버와, 상기 플라즈마 방전챔버에 설치되며 상기 플라즈마 방전공간의 외측을 둘러싸도록 배치되고 내부에 상기 마이크로웨이브가 도입되는 고리형의 내부공간을 형성하는 안테나부와, 상기 플라즈마 방전공간의 외측을 둘러싸고 상기 안테나부의 내부에 위치하도록 배치되어서 상기 플라즈마 방전을 위한 이온 또는 전자가 외부로 누설되는 것을 방지하는 차폐부재를 포함하며, 상기 안테나부는, 상기 마이크로웨이브를 상기 내부공간으로 도입하는 도입구가 형성되고 상기 플라즈마 방전공간을 에워싸도록 연장되는 외벽부와, 상기 외벽부의 안쪽에 위치하고 상기 플라즈마 방전공간을 에워싸도록 연장되며 상기 내부공간으로 도입된 상기 마이크로웨이브를 상기 플라즈마 방전공간으로 방출시키는 복수개의 슬롯들이 형성된 내벽부를 구비하며, 상기 차폐부재의 외주면과 상기 내벽부의 내주면 사이의 거리는 4mm 이하인, 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비가 제공된다.
본 발명에 따른 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 플라즈마 방전공간을 둘러싸도록 형성된 안테나부의 내벽부와 내벽부의 안쪽에 위치하고 플라즈마 방전공간을 둘러싸도록 배치되는 차폐부재 사이의 간격이 최소화되도록 형성되므로, 플라즈마 밀도가 높아져서 유해가스 처리효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 플라즈마 방전공간을 둘러싸도록 안테나부를 형성하고, 이에 복수개의 슬롯들을 통하여 마이크로웨이브가 플라즈마 방전공간으로 공급되게 함으로써 플라즈마 방전공간 내 균일하고 효율적인 플라즈마 방전을 이루고 이를 통해 유해가스의 처리효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 비용을 저감시킬 수 있어 경제적이다.
셋재, 슬롯의 위치를 조정할 수 있는 위치조정부를 통하여 플라즈마 방전공간 내 최적의 균일한 입사분포를 얻을 수 있다.
넷째, 유해가스가 유동하는 방향에 따라 먼저 보강간섭에 의한 플라즈마 방전이 개시된 후, 유해물질이 분해된 미세입자들에 의해 플라즈마 방전이 확산되므로 유해가스 내 유해물질의 분해력이 더욱 향상되는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 방전유닛의 구성을 나타내는 정단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 평단면도이다.
도 4는 도 2의 안테나부에 의하여 플라즈마 방전을 발생할 시의 시뮬레이션 도면이다.
도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 평단면도이다.
도 6은 도 2의 플라즈마 방전유닛에서 안테나부의 다른 실시예를 나타내는 정단면도이다.
도 7은 도 2의 안테나부의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 2의 안테나부의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비(이하 '유해가스 처리설비'라 한다)는, 공정챔버(10)에서 배출되는 유해가스를 처리하는 것으로서, 마이크로웨이브 발생유닛(100)과, 마이크로웨이브 전송부(200)와, 플라즈마 방전유닛(300)을 포함한다. 여기서, 상기 공정챔버(10)는 반도체 또는 디스플레이의 다양한 작업 공정이 이루어지는 것으로서, 애싱(ashing), 증착, 식각, 사진, 세정 및 질화 등의 공정이 수행되는 챔버로서, 다양한 공정가스 및 반응가스가 공급이 되며, 이러한 공정가스는 사불화탄소(CF4), 삼불화질소(NF3) 등의 유해물질이 포함되어 있다. 미설명부호 30은 스크러빙 설비를 나타낸다.
상기 마이크로웨이브 발생유닛(100)은, 마이크로웨이브를 생성하는 것으로서 공지의 마그네트론 등의 구성을 포함할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 마이크로웨이브 전송부(200)는, 상기 마이크로웨이브 발생유닛(100)에서 생성된 마이크로웨이브를 전송 공급하는 역할을 하며, 상기 플라즈마 방전유닛(300)과 연결되어 상기 마이크로웨이브를 상기 플라즈마 방전유닛(300)으로 전송 공급한다.
상기 마이크로웨이브 전송부(200)는, 동축케이블 또는 웨이브가이드(Waveguide)를 적용할 수 있다.
상기 플라즈마 방전유닛(300)은, 상기 공정챔버(10)로부터 배출되는 상기 유해가스가 유동하는 배관에 설치되며, 상기 마이크로웨이브 전송부(200)로부터 상기 마이크로웨이브를 공급받아 내부에서 플라즈마 방전을 발생하여 상기 유해가스 내 유해물질을 분해하는 역할을 한다.
도 2를 참조하면, 상기 플라즈마 방전유닛(300)은, 진공챔버 또는 포어라인(Foreline)에 결합하며, 플라즈마 방전챔버(310)와, 안테나부(320)와, 차폐부재(330)를 포함한다.
상기 플라즈마 방전챔버(310)는 상기 공정챔버(10)로부터 배출되는 상기 유해가스가 유동하는 제1배관(41)과 상기 진공펌프(20)를 향해 상기 유해가스가 유동되는 제2배관(42) 사이에 설치되며, 내부에 상기 제1배관(41)과 상기 제2배관(42)과 연통되어 상기 유해가스가 통과하고 보강간섭에 의해 플라즈마 방전이 개시되는 원통형의 플라즈마 방전공간(1)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 플라즈마 방전공간(1)은 도면에서와 같이 원통형으로 형성될 수 있지만, 이는 일 실시예로 직사각형 등의 다양한 형태로도 가능하며, 이에 상기 플라즈마 방전챔버(310)의 형상과, 제1배관(41)과 제2배관(42)의 연결구조, 방전 특성을 고려하여 다양하게 선택할 수 있음은 물론이다.
상기 안테나부(320)는, 상기 플라즈마 방전챔버(310)에 설치되며, 상기 마이크로웨이브 전송부(200)로부터 마이크로웨이브가 도입되면 상기 플라즈마 방전공간(1)으로 마이크로웨이브를 방출하여 플라즈마 방전공간(1)으로 플라즈마 방전이 이루지도록 한다.
상기 안테나부(320)는, 관 형상의 안테나부 몸체(321)를 포함한다. 도 3을 참조하면, 상기 안테나부 몸체(321)는 상기 플라즈마 방전공간(1)의 외측을 둘러싸도록 배치되어 포어라인(Foreline) 또는 진공챔버에 결합하여 적용할 시 유해가스의 유동통로에 대응하여 이를 에워쌀 수 있도록 환형으로 형성되어 내부의 플라즈마 방전공간(1)으로 균일(Uniform)하게 마이크로웨이브가 전달되도록 한다. 안테나부(320)는 플라즈마 방전공간(1)을 원형으로 에워싸는 외벽부(324)와, 플라즈마 방전공간(1)을 원형으로 에워싸고 외벽부(324)와 동일한 중심축을 가지며 외벽부(324)의 반경방향 안쪽에 위치하는 내벽부(325)를 구비한다. 외벽부(324)와 내벽부(325)의 사이에는 방전공간(1)을 중심으로 하는 고리형 내부공간(322)이 형성된다. 외벽부(324)에는 마이크로웨이브가 도입되는 외부에서 내부공간(322)으로 마이크로웨이브를 도입하기 위한 도입구(324)가 형성된다.
상기 안테나부 몸체(321)의 내벽부(326)에는 상기 내부공간(322)의 마이크로웨이브가 방전공간(1)으로 방출되는 복수개의 슬롯(323)들이 형성되어 있다. 여기에서 상기 슬롯(323)들은 복수개로 상기 플라즈마 방전공간(1)을 향하여 서로 이격되게 형성되어 내부로 도입된 상기 마이크로웨이브를 상기 플라즈마 방전공간(1)으로 균일하게 방출시키도록 되어 있다. 상기한 슬롯(323)들의 세부형상을 비롯한 설명과 다양한 실시예에 대해서는 후술하기로 한다.
외벽부(325)의 내주면과 내벽부(326)의 외주면 사이의 간격(D)(즉, 원형인 외벽부(325)의 내경과 원형인 내벽부(326)의 외경의 차이)은 안테나부 몸체(321)의 고리형의 내부공간(322)에서 정합에 의한 마이크로웨이브 밀도 향상을 위하여 마이크로웨이브 파장의 1/4±α(여기서, α는 마이크로웨이브 파장의 1/8)의 범위를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 외벽부(325)의 내주면과 내벽부(326)의 외주면 사이의 간격(D)은 다음과 같은 수학식 1을 만족하는 것이다.
[수학식 1]
(λ/4)-(λ/8) < D < (λ/4)+(λ/8)
λ : 마이크로웨이브의 파장
상기 차폐부재(330)는 원형관 형상으로 외주면이 상기 안테나부(320)의 내벽부(326)으로부터 이격되게 내벽부(326)보다 반경방향 안쪽에 위치하도록 상기 플라즈마 방전챔버(310)에 설치되어 있으며, 상기 플라즈마 방전을 위한 이온 또는 전자가 외부로 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다. 차폐부재(330)는 안테나부(320)의 내벽부(326)와 동일한 중심축을 갖도록 배치되며, 방전공간(1)을 에워싼다. 상기 차폐부재(330)는 상기 플라즈마 방전공간(1)에 대응되도록 형성되며, 상기 마이크로웨이브를 투과시킬 수 있어야 하므로 석영(Quartz) 또는 세라믹 소재 등 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 소재가 적용 가능하다.
차폐부재(330)와 안테나부(320)의 내벽부(326) 사이의 간격(A)은 최소화 하는 것이 바람직한데, 본 실시예에서는 차폐부재(330)와 안테나부(320)의 내벽부(326) 사이의 간격(A)(차폐부재(330)의 외주면과 내벽부(326)의 내주면 사이의 거리)이 4mm 이하인 것으로 설명한다. 도시되지는 않았으나, 차폐부재(330)와 안테나부(320)의 내벽부(326) 사이의 간격(A)이 0mm로서, 차폐부재(330)와 안테나부(320)의 내벽부(326)가 접촉하는 경우도 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 차폐부재(330)와 안테나부(320)의 내벽부(326) 사이의 간격(A)이 최소화됨으로써, 플라즈마 밀도가 크게 향상될 수 있다.
상기 차폐부재(330)는 도시된 바와 같이 상기 플라즈마 방전챔버(310)에 형성된 끼움부(311)에 하단이 끼워져 그 위치가 고정될 수 있다. 하지만, 이는 일 실시예로 상기 차폐부재(330)는 상단과 하단이 상기 플라즈마 방전챔버(310)의 내측면에 밀착되게 끼워져 그 위치가 고정될 수 있는 등 상기 플라즈마 방전챔버(310) 내에 그 위치를 고정할 수 있다면 다양한 구성이 가능함은 물론이다.
상기 플라즈마 방전유닛(300)은, 상기 플라즈마 방전챔버(310)에 설치되어 최적의 균일한 입사분포를 유도하도록 튜너(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 튜너는 마이크로웨이브 내에 다른 유전물질을 삽입하는 경우 또는 공간을 조절하여 임피던스를 바꾸는 경우 등 다양한 타입을 적용할 수 있다.
한편, 도 4는 상기한 슬롯(323)을 통하여 마이크로웨이브가 전달되는 내부 에너지장(E-field)의 시뮬레이션을 나타낸 것이다. 도면을 참조하면 내부 에너지장은 슬롯(323)부위의 전기장 분포를 살펴보았을 때 전기장 분포가 다소 일정하지 않은 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 안테나부(320)는 직선형태가 아닌 환형으로 형성된 만큼 곡률(curvature)의 영향으로 전기장이 약간씩 이동되어 지기 때문이다.
이에, 전기장 분포를 일정하게 하기 위하여 전술한 튜너를 통하여 최적의 균일한 입사분포를 유도할 수 있다. 하지만, 이는 별도의 튜너를 설치해야 하는 제작상의 번거로움 및 제조비용이 증가하는 문제점이 있고 튜너 제어를 위한 작업상의 어려움도 있다.
때문에 상기 플라즈마 방전유닛(300)은 위치조정부(340)를 통하여 슬롯(323)의 위치를 사용자가 직접적이고 직관적으로 조정할 수 있도록 함으로써, 튜너의 역할을 대체할 수 있도록 할 수 있다.
상기한 위치조정부(340)를 통한 슬롯(323)의 위치 조정에 대하여 살펴보면, 먼저 상기 안테나부 몸체(321)는 상기 플라즈마 방전챔버(310)에 대하여 원주방향을 따라 회전할 수 있도록 결합되어 있다. 또한, 상기 위치조정부(340)는 상기 안테나부 몸체(321)와 고정 결합되어 작업자의 조작에 따라 상기 안테나부 몸체(321)를 원주방향을 따라 회전할 수 있다. 이에, 사용자는 상기 위치조정부(340)를 통하여 상기 안테나부(320)를 상기 원주방향을 따라 회전시켜 상기 슬롯(323)들의 위치를 변경할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 위치조정부(340)는, 상기 안테나부 몸체(321)와 결합된 회전레버(342)를 포함한다. 상기 회전레버(342)는 일단부가 상기 안테나부(320)와 결합하고, 타단부는 상기 플라즈마 방전챔버(310)에 형성된 호형상의 위치조정홀(344)을 관통하여 외부에서 작업자가 조작할 수 있도록 외부에 노출되어 사용자가 타단부를 파지하여 상기 안테나부(320)를 회전시킬 수 있도록 한다. 여기서, 상기 위치조정홀(344)은 그 크기가 마이크로웨이브 파장의 1/4 이하가 되면, 마이크로웨이브가 외부로 누설되지 않으므로, 이를 고려하여 형성되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 상기 유해가스 처리설비는 상기한 위치조정부(340)를 통하여 슬롯(323)의 위치를 조정함으로써 플라즈마 방전공간(1) 내 최적의 균일한 입사분포를 얻을 수 있다.
도 6은 상기 안테나부(320b)의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 안테나부(320b)는 도 2와 같이 안테나부 몸체(321)가 일체의 관으로 형성되어 있지 않고, 내측과 외측에 각각 분리되어 상기 플라즈마 방전챔버(310) 내에 위치하는 안테나부 몸체(321a)를 포함하고 있다.
상세하게, 상기 안테나부 몸체(321a)는 상기 플라즈마 방전챔버(310) 내에 위치하되 상기 플라즈마 방전공간(1)에 대하여 내측에 위치하는 내벽(3212)과, 내부공간(322)이 형성되도록 상기 내벽(3212)과 이격되게 외측에 위치하는 외벽(3211)을 포함한다.
여기서, 상기 내벽(3212)은 원통형의 플라즈마 방전공간(1)을 둘러싸도록 원통관 형상으로 상기 플라즈마 방전챔버(310) 내에 세워져 있으며, 상단과 하단이 상기 플라즈마 방전챔버(310)의 내측면에 밀착되게 끼워져 있다. 상기 내벽(3212)은 도입된 마이크로웨이브가 상기 플라즈마 방전공간으로 방출될 수 있도록 복수개의 슬롯(323)들이 관통 형성되어 있다.
상기 외벽(3211)은 상기 내벽(3212)보다 직경이 큰 원통관 형상으로 상기 내벽(3212)의 외측에 이격되게 위치하여 플라즈마 방전챔버(310) 내에 세워져 있으며, 상단과 하단이 상기 플라즈마 방전챔버(310)의 내측면에 밀착되게 끼워져 있다.
상기 외벽(3211)은 마이크로웨이브 전송부(200)로부터 마이크로웨이브를 공급받기 위한 도입구(324)가 관통 형성되어 있다. 상기 도입구(324)는 하나 또는 복수개 형성할 수 있으며, 도시된 바와 같이 외벽(3211)의 중간에 형성되거나 또는 상단 또는 하단에 형성될 수 있으며, 그 형상과 개수 및 위치는 마이크로웨이브의 효과적인 도입을 고려하여 다양하게 할 수 있다.
한편, 상기한 실시예에서 상기 위치조정부(340a)의 회전레버(342a)는 일단부가 상기 내벽(3212)에 고정 결합되고 중간부가 절곡되어 타단부가 플라즈마 방전챔버(310)로부터 노출되어 있다.
이하에서는, 상기 안테나부(320,320a)의 슬롯(323,323a)에 대하여 살펴보기로 한다. 이에 앞서 도 7 및 도 8의 안테나부(320,320a)는 직선의 관 형상으로 도시되어 있으나, 이는 환형의 안테나부(320,320a) 일부분을 확대하여 직선형으로 나타낸 것으로서 상기한 슬롯(323,323a)의 형상을 알기 쉽게 도식화하기 위한 것임을 밝힌다.
먼저 도 7을 참조하면, 상기 슬롯(323)들은, 안테나부 몸체(321)의 내측 내주면에 원주방향(도면에서 길이방향)을 따라 동일한 간격으로 서로 이격되게 배치되어 있다.
상기 슬롯(323)들은, 안테나부 몸체(321)의 내측 상단과 하단까지 형성되어 있으며, 상기 유해가스의 유동방향에 대하여 경사진 방향으로 형성되어 있다. 이때 상기 슬롯(323)의 경사각도는 플라즈마 방전공간(1)과 에너지장을 고려하여 다양하게 할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 슬롯(323a)들은, 상기 유해가스의 유동방향에 대하여 수직한 방향으로 형성되어 있다. 또한, 상기 슬롯(323a)들은, 설정된 길이를 갖고 상기 유해가스의 유동방향에 대하여 높이가 서로 다르게 지그재그 방식으로 위치하고 있다. 여기서 상기 슬롯(323a)의 길이는 플라즈마 방전공간(1)과 에너지장을 고려하여 다양하게 할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만 상기 슬롯(323)들은, 상기 유해가스의 유동방향과 평행한 방향으로 형성되어 안테나부 몸체(321)의 원주방향을 따라 이격되게 형성될 수 있다.
상기한 바에 따라 상기 유해가스 처리설비는 플라즈마 방전공간(1)을 둘러싸도록 안테나부(320,320a,320b)를 형성하고 이에 복수개의 슬롯(323,323a)들을 형성하여 마이크로웨이브가 플라즈마 방전공간(1)으로 공급되게 함으로써 플라즈마 방전공간(1) 내 균일하고 효율적인 플라즈마 방전을 이루고 이를 통해 유해가스의 처리효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 비용을 저감시킬 수 있어 경제적인 효과를 제공할 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.
1... 플라즈마 방전공간 10... 공정챔버
20... 진공펌프 30... 스크러빙 설비
41... 제1배관 42... 제2배관
100... 마이크로웨이브 발생유닛 200... 마이크로웨이브 전송부
300... 플라즈마 방전유닛 310... 플라즈마 방전챔버
311... 끼움부 320,320a,320b... 안테나부
321,321a,321b... 안테나부 몸체 3211... 외벽
3212... 내벽 322... 내부공간
323,323a... 슬롯 324... 도입구
340,340a... 위치조정부 342,342a... 회전레버
344... 위치조정홀

Claims (10)

  1. 공정챔버에서 배출되는 유해가스를 처리하는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비에 있어서,
    마이크로웨이브를 생성하는 마이크로웨이브 발생유닛;
    상기 마이크로웨이브 발생유닛에서 생성된 마이크로웨이브를 전송 공급하는 마이크로웨이브 전송부; 및
    상기 공정챔버로부터 배출되는 상기 유해가스가 유동하는 배관에 설치되며, 상기 마이크로웨이브 전송부로부터 상기 마이크로웨이브를 공급받아 내부에서 플라즈마 방전을 발생하여 상기 유해가스 내 유해물질을 분해하는 플라즈마 방전유닛을 포함하되,
    상기 플라즈마 방전유닛은,
    상기 공정챔버로부터 배출되는 상기 유해가스가 유동하는 제1배관과 진공펌프를 향해 상기 유해가스가 유동되는 제2배관 사이에 설치되며, 내부에 상기 제1배관과 상기 제2배관과 연통되어 상기 유해가스가 통과하는 원통형의 플라즈마 방전공간이 형성된 플라즈마 방전챔버와,
    상기 플라즈마 방전챔버에 설치되며 상기 플라즈마 방전공간의 외측을 둘러싸도록 배치되고 내부에 상기 마이크로웨이브가 도입되는 고리형의 내부공간을 형성하는 안테나부와,
    상기 플라즈마 방전공간의 외측을 둘러싸고 상기 안테나부의 내부에 위치하도록 배치되어서 상기 플라즈마 방전을 위한 이온 또는 전자가 외부로 누설되는 것을 방지하는 차폐부재를 포함하며,
    상기 안테나부는, 상기 마이크로웨이브를 상기 내부공간으로 도입하는 도입구가 형성되고 상기 플라즈마 방전공간을 에워싸도록 연장되는 외벽부와, 상기 외벽부의 안쪽에 위치하고 상기 플라즈마 방전공간을 에워싸도록 연장되며 상기 내부공간으로 도입된 상기 마이크로웨이브를 상기 플라즈마 방전공간으로 방출시키는 복수개의 슬롯들이 형성된 내벽부를 구비하며,
    상기 차폐부재의 외주면과 상기 내벽부의 내주면 사이의 거리는 4mm 이하인, 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 차폐부재의 외주면과 상기 내벽부의 내주면 사이의 거리는 0이되어서 상기 차폐부재와 상기 내벽부는 서로 접촉하는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 외벽부와 상기 내벽부의 간격은 다음 수학식 1을 만족하는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비.
    [수학식 1]
    (λ/4)-(λ/8) < D < (λ/4)+(λ/8)
    (여기서, λ는 마이크로웨이브의 파장)
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬롯들은,
    상기 외벽부에 원주방향을 따라 동일한 간격으로 서로 이격되게 배치되는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 슬롯들은,
    상기 유해가스의 유동방향에 대하여 수직한 방향으로 형성되는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 슬롯들은,
    상기 유해가스의 유동방향에 대하여 높이가 서로 다르게 지그재그 방식으로 위치하는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 슬롯들은,
    상기 유해가스의 유동방향에 대하여 경사진 방향으로 형성되는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 슬롯들은,
    상기 유해가스의 유동방향과 평행한 방향으로 형성되는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나부는, 상기 플라즈마 방전챔버에 대하여 원주방향을 따라 회전 가능하게 설치되며,
    상기 플라즈마 방전유닛은, 상기 안테나부와 연결되어 사용자가 상기 안테나부를 상기 원주방향을 따라 회전시켜 상기 슬롯들의 위치를 변경할 수 있도록 하는 위치조정부를 더 포함하는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 위치조정부는,
    일단부는 상기 안테나부와 결합하고, 타단부는 상기 플라즈마 방전챔버에 형성된 호형상의 위치조정홀을 관통하여 외부로 노출되게 형성되어, 사용자가 타단부를 파지하여 상기 안테나부를 회전시킬 수 있도록 하는 회전레버를 포함하는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 유해가스 처리설비.
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