KR20200088257A - 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치에 관한 것이고, 구체적으로 다수 개의 진공 펌프와 연결된 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈에서 배출 기체를 처리하여 구조적으로 간단하면서 처리 효율이 향상된 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치에 관한 것이다. 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치는 기체를 배출시키는 다수 개의 진공 펌프(11_1 내지 11_N); 다수 개의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)로부터 공급되는 유해 성분을 포함하는 기체를 처리하는 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N); 및 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)과 연결된 후처리 스크러버 모듈(15)을 포함한다.

Description

분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치{A Distributing Type of a Plasma Scrubber Apparatus}
본 발명은 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치에 관한 것이고, 구체적으로 다수 개의 진공 펌프와 연결된 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈에서 배출 기체를 처리하여 구조적으로 간단하면서 처리 효율이 향상된 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 과정 또는 이와 유사한 화합물을 처리 과정에서 발생되는 유해 기체가 스크러버(scrubber) 장치에 의하여 처리될 수 있다. 예를 들어 반도체의 제조를 위한 팹(Fab)에서 진공 펌프(dry pump)에 의하여 배출된 공정 기체는 이송 도관을 통하여 스크러버 장치로 이송되어 처리될 수 있다. 이와 같은 구조에서 스크러버 장치의 용량은 진공 펌프의 주입 용량에 비하여 크고, 스크러버 장치는 진공 펌프와 분리되어 설치되므로 일정한 길이를 가진 이송 도관에 의하여 기체가 이송될 수 있다. 이로 인하여 이송 도관의 온도의 유지를 위한 가열 재킷과 같은 가열 수단이 사용되어야 하고, 도관 막힘을 방지를 위한 설비가 갖추어질 필요가 있다. 그러나 이와 같은 구조로 인하여 장치 전체의 구조가 복잡해지면서 운영비용이 증가된다. 특허공개번호 제10-2018-0066571호는 반응실 내에 다수의 차단벽이 구비된 플라즈마 스크러버 장치에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 제10-2009-0057037호는 와류를 형성하여 유해 가스를 처리하는 유해가스 처리 방법에 대하여 개시한다. 그러나 선행기술은 모두 집합 형태를 가지는 것에 의하여 위에서 설명된 문제점을 그대로 가진다. 그러므로 적절한 분배 구조의 처리 장치가 만들어질 필요가 있다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술 1: 특허공개번호 제10-2018-0066571호((주)트리플코어스코리아, 2018년06월19일 공개) 차단벽이 구비된 플라즈마 스크러버 장치 선행기술 2: 특허공개번호 제10-2009-0057037호(유니셈(주), 2009년07월08일 공개) 플라즈마 스크러버 및 유해 가스 처리 방법
본 발명의 목적은 진공 펌프와 플라즈마 스크러버 모듈이 분배 구조로 서로 연결되어 구조적으로 간단하면서 배출 기체의 처리 효율이 향상되도록 하는 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치는 기체를 배출시키는 다수 개의 진공 펌프; 다수 개의 진공 펌프로부터 공급되는 유해 성분을 포함하는 기체를 처리하는 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈; 및 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈과 연결된 후처리 스크러버 모듈을 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 다수 개의 진공 펌프와 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈은 유동 조절 관에 의하여 연결된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈로부터 처리되어 후처리 스크러버 모듈로 공급되는 기체의 양은 압력 분배 모듈에 의하여 조절된다.
본 발명에 따른 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치는 다수 개의 진공 펌프가 다수 개의 스크러버 모듈에 연결되어 1차적으로 유해 기체가 처리된 이후 습식 스크러버 장치로 이송된다. 이에 의하여 구조적으로 간단해지면서 배출 기체의 처리 효율이 향상되도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치의 구조의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 스크러버 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 스크러버 장치가 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 스크러버 장치의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치의 구조의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치는 기체를 배출시키는 다수 개의 진공 펌프(11_1 내지 11_N); 다수 개의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)로부터 공급되는 유해 성분을 포함하는 기체를 처리하는 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N); 및 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)과 연결된 후처리 스크러버 모듈(15)을 포함한다.
다수 개의 진공 펌프(dry pump)(11_1 내지 11_N)는 공정 챔버와 연결될 수 있고, 반도체 웨이퍼 또는 이와 유사한 기판의 공정 전후에 공정 챔버로부터 기체를 배출시킬 수 있다. 배출 기체는 예를 들어 NF3, CF4, SF6, 또는 이와 유사한 유해 성분을 포함할 수 있고, 플라즈마에 의하여 처리되어 이와 같은 유해 성분이 처리될 필요가 있다. 각각의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)는 각각의 배출 라인을 통하여 공정 챔버와 연결될 수 있고, 공정 챔버는 주입 탭(111_1 내지 111_N)을 통하여 진공 펌프(11_1 내지 11_N)로 유입되어 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)로 이송될 수 있다. 각각의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)은 예를 들어 음극과 양극에 개시 전압을 인가하여 아크를 인가하여 발생되는 열 플라즈마에 의하여 유해 성분을 처리하는 열 플라즈마 구조를 가질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 각각의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)와 각각의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)은 연결 도관(12_1 내지 12_N)에 의하여 연결될 수 있다. 연결 도관(12_1 내지 12_N)은 기체의 이송이 가능하면서 배출 기체에 포함된 유해 성분에 대한 부식 저항성을 가진 소재로 만들어질 수 있다. 연결 도관(12_1 내지 12_N)은 가능한 짧은 길이를 가질 수 있고, 예를 들어 이송 과정에서 온도 변화가 거의 발생되지 않는 길이가 될 수 있다. 이송 과정에서 온도 변화가 0.1 내지 5 ℃의 범위가 되거나, 서로 다른 모듈 사이에 기체의 이송을 위한 최소 거리가 될 수 있다. 선택적으로 진공 펌프(11_1 내지 11_N)와 일체로 연결될 수 있고, 연결 도관(12_1 내지 12_N)은 기체 공급이 가능한 공급 스크루 구조가 될 수 있다. 진공 펌프(11_1 내지 11_N)와 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)은 별도의 추가 시설이 없이 기체의 온도 또는 압력 변화가 최소가 되도록 하는 다양한 구조로 연결될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 각각의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)은 각각의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)로부터 공급되는 배출 기체의 처리에 적합한 구조로 만들어질 수 있다. 각각의 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)에 의하여 배출 기체에 포함된 유해 성분이 처리될 수 있고, 유해 성분이 제거된 배출 기체는 이송 도관(14_1 내지 14_N)을 통하여 후처리 스크러버 모듈(15)로 이송될 수 있고, 후처리 스크러버 모듈(15)에서 유해 성분이 제거된 배출 기체가 추가적으로 처리되어 외부로 배출될 수 있다. 예를 들어 배출 기체가 냉각되거나, 잔존하는 유해 성분이 침전되거나, 산화가 될 수 있다. 이송 도관(14_1 내지 14_N)은 임의의 길이를 가질 수 있고, 후처리 스크러버 모듈(15)은 다양한 위치에 배출될 수 있다. 후처리 스크러버 모듈(15)은 배출 기체의 처리를 위한 다양한 기능을 가질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 스크러버 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 다수 개의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)와 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)은 유동 조절 관(21)에 의하여 연결된다.
각각의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)는 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있고, 동일한 공정 챔버에 공통 도관에 의하여 연결될 수 있다. 각각의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)는 독립적으로 작동될 수 있고, 다수 개의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)는 서로 병렬 구조로 연결되어 진공 펌프 모듈을 형성할 수 있다. 각각의 주입 탭(111_1 내지 111_N)을 통하여 각각의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)로 유입된 배출 기체는 각각의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)에 의하여 각각의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)로 공급되어 처리될 수 있다. 각각의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)는 각각의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)과 유동 조절 관(21)에 의하여 연결될 수 있다. 유동 조절 관(21)은 서로 다른 두 개의 모듈을 연결하는 커넥터의 기능 및 기체 공급 밸브의 기능을 가질 수 있다. 유도 조절 관(21)은 기체가 유동되는 유동 관과 유동 관과 분리되어 둘러싸는 보호관으로 이루어질 수 있고, 유동 관의 외부 둘레 면을 따라 유동 조절 튜브(22)가 감길 수 있고, 유동 조절 튜브(22)의 한쪽 끝은 조절 탐지 유닛(23)에 연결될 수 있다. 유동 조절 튜브(22)를 통하여 미리 결정된 온도를 가지는 기체가 유동될 수 있고, 유동 기체의 온도 변화에 의하여 유동 관을 통하여 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)로 유입되는 기체의 온도를 탐지하는 기능을 가질 수 있다. 선택적으로 유동 조절 튜브(22)는 유동 관을 통하여 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)로 공급되는 배출 기체의 온도를 조절하는 기능을 가질 수 있다.
각각의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)에서 처리된 배출 기체는 하나의 후처리 스크러버 모듈(15)로 유도될 수 있다. 후처리 스크러버 모듈(15)은 예를 들어 처리된 기체를 산화시키거나, 환원시키거나, 냉각시키거나, 세정액으로 처리하는 기능을 가질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)에서 처리된 배출 기체는 이송 도관(14_1 내지 14_N)을 통하여 후처리 스크러버 모듈(15)로 공급될 수 있다. 후처리 스크러버 모듈(15)은 큰 규모를 가지므로 공정 설비로부터 떨어진 위치에 설치될 수 있고, 이송 도관(14_1 내지 14_N)은 임의의 길이를 가질 수 있다.
다수 개의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)가 하나의 공정 챔버에 연결되면서 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)이 하나의 후처리 스크러버 모듈(15)에 연결되는 구조에서 배출 기체의 공급이 적절하게 조절되는 것이 유리하다.
도 3은 본 발명에 따른 스크러버 장치가 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 공정 챔버(31)와 진공 펌프 모듈(11)이 기체 유동이 가능하도록 서로 연결될 수 있고, 진공 펌프 모듈(11)은 다수 개의 진공 펌프를 포함할 수 있다. 공정 챔버(31)에 설치된 적어도 하나의 배출 조절 수단(321, 322)을 통하여 배출되는 배출 기체는 유도관(33)을 통하여 분산 모듈(34)로 배출 기체를 유도할 수 있다. 분산 모듈(34)과 진공 펌프 모듈(11)은 다수 개의 분배 관(341_1 내지 341_N)으로 연결될 수 있고, 각각의 분배 관(341_1 내지 341_N)은 각각의 진공 펌프와 연결될 수 있다. 분산 모듈(34)의 내부에 압력 개폐 조절 밸브가 설치될 수 있고, 압력 개폐 조절 밸브는 각각의 분배 관(341_1 내지 341_N)의 유동 압력에 따라 개폐 수준이 조절될 수 있다. 압력 개폐 조절 밸브의 개폐 수준에 따라 각각의 진공 펌프로 공급되는 배출 기체의 양이 조절될 수 있고, 진공 펌프 모듈(11)로 공급된 배출 기체는 플라즈마 스크러버 모듈 군(13)에서 처리될 수 있다. 플라즈마 스크러버 모듈 군(13)에 각각의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)에 연결 도관(12_1 내지 12_N)에 의하여 연결되는 플라즈마 스크러버 모듈이 설치될 수 있다. 각각의 플라즈마 스크러버 모듈 군(13)에 의하여 처리된 배출 기체는 각각 이송 도관(14)을 통하여 후처리 스크러버 모듈(15)로 이송될 수 있다. 이와 같이 반도체 공정 또는 이와 유사한 공정에 적용되는 플라즈마 처리 장치의 작동 과정에 대하여 아래에서 설명된다.
도 4는 본 발명에 따른 스크러버 장치의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)로부터 처리되어 후처리 스크러버 모듈(15)로 공급되는 기체의 양은 압력 분배 모듈(43)에 의하여 조절된다.
제어 모듈(41)에 의하여 스크러버 장치의 전체 작동이 조절될 수 있고, 제어 모듈(41)은 작동 조절 모듈(42)에 의하여 진공 펌프 모듈(11) 및 플라즈마 스크러버 모듈 군(13)의 작동을 조절할 수 있다. 각각의 진공 펌프 및 각각의 플라즈마 스크러버 모듈의 작동 상태가 제1, 2 탐지 유닛(441, 442)에 의하여 탐지되어 작동 조절 모듈(42)로 전송될 수 있다. 제1, 2 탐지 유닛(441, 442)은 각각의 진공 펌프로 유입 또는 배출되는 기체의 압력 또는 온도를 탐지할 수 있다. 작동 조절 모듈(42)은 제1, 2 탐지 유닛(441, 442)으로부터 탐지된 정보에 기초하여 각각의 진공 펌프 및 각각의 플라즈마 스크러버 모듈의 작동을 조절할 수 있다. 각각의 플라즈마 스크러버 모듈에서 처리된 배출 기체는 압력 분배 모듈(43)로 전송할 수 있다, 압력 분배 모듈(43)은 서로 다른 플라즈마 스크러버 모듈로부터 유입되는 배출 기체의 압력을 균일하게 유지하는 기능을 가지면서 후처리 스크러버 모듈(15)의 압력을 탐지하여 유입되는 배출 기체의 압력을 공급 압력을 조절하는 기능을 가질 수 있다. 압력 분배 모듈(43)의 압력 또는 온도가 제3 탐지 유닛(443)에 의하여 탐지되어 작동 조절 모듈(42)로 전송될 수 있다. 작동 조절 모듈(42)은 제3 탐지 유닛(443)에 의하여 탐지된 압력 정보에 기초하여 각각의 진공 펌프와 플라즈마 스크러버 모듈의 작동 수준을 조절할 수 있다.
플라즈마 스크러버 장치는 다양한 방법으로 작동이 될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치는 다수 개의 진공 펌프가 다수 개의 스크러버 모듈에 연결되어 1차적으로 유해 기체가 처리된 이후 습식 스크러버 장치로 이송된다. 이에 의하여 구조적으로 간단해지면서 배출 기체의 처리 효율이 향상되도록 한다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 진공 펌프 모듈 11_1 내지 11_N: 진공 펌프
12_1 내지 12_N: 연결 도관 13: 플라즈마 스크러버 모듈 군
13_1 내지 13_N: 플라즈마 스크러버 모듈
14, 14_1 내지 14_N: 이송 도관 15: 후처리 스크러버 모듈
21: 유동 조절 관 22: 유동 조절 튜브
23: 조절 탐지 유닛 31: 공정 챔버
33: 유도관 34: 분산 모듈
41: 제어 모듈 42: 작동 조절 모듈
43: 압력 분배 모듈 111_1 내지 111_N: 주입 탭
321, 322: 배출 조절 수단 341_1 내지 341_N: 분배 관
441, 442, 443: 제1, 2, 3 탐지 유닛

Claims (2)

  1. 기체를 배출시키는 다수 개의 진공 펌프(11_1 내지 11_N);
    다수 개의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)로부터 공급되는 유해 성분을 포함하는 기체를 각각 처리하는 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N); 및
    다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)과 이송 도관(14_1 내지 14_N)을 통하여 연결되어 처리 기체가 추가적으로 처리되는 하나의 후처리 스크러버 모듈(15)을 포함하고,
    다수 개의 진공 펌프(11_1 내지 11_N)와 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)은 유동 조절 관(21)에 의하여 연결되고,
    유동 조절 관(21)은 기체가 유동되는 유동 관과 유동 관의 외부 둘레 면을 따라 감기도록 형성된 유동 조절 튜브(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 다수 개의 플라즈마 스크러버 모듈(13_1 내지 13_N)로부터 처리되어 후처리 스크러버 모듈(15)로 공급되는 기체의 양은 압력 분배 모듈(43)에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 분산 구조의 플라즈마 스크러버 장치.
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KR102657614B1 (ko) * 2023-02-17 2024-04-15 주식회사 트리플코어스테크놀러지 다수 개의 반응챔버를 가진 모듈타입 폐가스 저감 장치

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KR20090057037A (ko) 2006-08-24 2009-06-03 깁스 테크놀로지스 리미티드 수륙양용차
KR20180066571A (ko) 2016-12-09 2018-06-19 (주)트리플코어스코리아 차단벽이 구비된 플라즈마 스크러버 장치

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