KR20220133685A - 포집기, 포집기를 포함하는 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 장치를 포함하는 공정 처리 장치 - Google Patents

포집기, 포집기를 포함하는 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 장치를 포함하는 공정 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포집기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집기는, 가스에 포함된 파우더가 포집되는 포집 공간을 제공하고, 상기 포집 공간으로 가스가 유입되는 유입구 및 상기 포집 공간으로부터 가스가 배출되는 유출구가 형성되는 하우징; 상기 유출구에 연통되고, 상기 포집 공간 내로 연장되며, 내부로 상기 포집 공간 내의 가스가 유입되는 유입 개구가 형성되는 배출관; 및 상기 포집 공간 내에서 가스의 선회류를 유도하는 선회류 유도부;를 포함하되, 상기 유입 개구는 상기 포집 공간의 바닥면보다 높게 형성되고, 상기 유입구를 통해 유입된 가스는 상기 유입 개구로 유입되기 전에 상기 선회류 유도부를 지나고, 상기 선회류 유도부로 유입된 가스는 적어도 일부가 상기 유입 개구보다 낮은 위치로 유출된다.

Description

포집기, 포집기를 포함하는 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 장치를 포함하는 공정 처리 장치{A collector, a plasma generator including the collector and processing apparatus including the plasma generator}
본 발명은 배기 가스 내의 파우더를 포집하는 포집기, 포집기를 포함하는 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 장치를 포함하는 공정 처리 장치에 관한 것이다.
디스플레이나 반도체를 제조하기 위해서는 증착, 애싱, 식각, 세정 등의 공정이 저압에서 수행되어야 할 경우가 많다. 특히, 집적 회로(ICs) 제조 공정에서 박막을 처리하는데 사용할 수 있는 입증된 기술들 중에서, 화학기상 증착법(CVD)은 상업화된 공정에서 종종 사용된다. CVD의 변형인 원자층 증착(ALD)은 이제 균일성, 뛰어난 스텝 커버리지(step coverage) 및 기판 크기를 증가시키기 위한 비용 효율적 규모성(cost effective scalability)를 달성하기 위한 가능성 있는 우수한 방법으로 알려지고 있다.
이러한 신공정인 ALD 공정 시스템에서는 공정 웨이퍼의 크기 증가에 따라 배기 가스량이 증가된다. 이로 인한 공정 부산물의 증가는 공정 시스템에서 배기가스를 배출시키기 위한 펌프 동작에 영향을 미치고, 펌프의 유지 보수로 인해 메인 공정 프로세스에 악영향을 미치게 된다.
본 발명은 반도체 공정 등에서 발생하는 공정 부산물을 효과적으로 제거하기 위한 포집기를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 상기 포집기를 포함하는 플라즈마 발생 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
본 발명은 상기 플라즈마 발생 장치를 채용한 공정 처리 장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 포집기는, 가스에 포함된 파우더가 포집되는 포집 공간을 제공하고, 상기 포집 공간으로 가스가 유입되는 유입구 및 상기 포집 공간으로부터 가스가 배출되는 유출구가 형성되는 하우징; 상기 유출구에 연통되고, 상기 포집 공간 내로 연장되며, 내부로 상기 포집 공간 내의 가스가 유입되는 유입 개구가 형성되는 배출관; 및 상기 포집 공간 내에서 가스의 선회류를 유도하는 선회류 유도부;를 포함하되, 상기 유입구를 통해 유입된 가스는 상기 유입 개구로 유입되기 전에 상기 선회류 유도부를 지난다.
상기 유입 개구는 상기 포집 공간의 바닥면보다 높게 형성되고, 상기 선회류 유도부로 유입된 가스는 적어도 일부가 상기 유입 개구보다 낮은 위치로 유출될 수 있다.
상기 선회류 유도부는, 위에서 바라볼 때, 나선형으로 말려진 플레이트 형상으로 제공될 수 있다.
상기 유입구는, 상기 포집 공간의 천장면에 형성되되, 상기 선회류 플레이트의 중심부에 대향되는 위치에 형성되고, 상기 유입 개구는 상기 유입구로부터 이격된 위치에 형성되되, 상기 선회류 플레이트의 외측에 위치될 수 있다.
상기 선회류 플레이트에는 양면을 관통하는 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 선회류 유도부는, 상기 선회류 플레이트의 상단 및 하단의 사이에 위치되고, 위에서 바라볼 때 상기 선회류 플레이트의 중심부로부터 나선 방향을 따라 일부 영역을 가로막는 분리판을 더 포함할 수 있다.
상기 선회류 플레이트에는 양면 중 적어도 일면으로부터 돌출되는 충돌 플레이트가 제공될 수 있다.
상기 유출구는 상기 포집 공간의 상기 바닥면에 형성되고, 상기 배출관은, 상기 유출구에 연결되고, 위로 연장되는 유출구 연결부; 일단이 상기 유출구 연결부의 외측면에 연통되도록 연결되고, 외측 방향으로 연장되는 측방 연장부; 및 상기 측방 연장부의 타단에 연결되고, 위로 연장되며, 상면에 상기 유입 개구가 형성되는 상방 연장부를 포함할 수 있다.
서로 인접한 상기 상방 연장부의 사이에는, 양측면이 연직 방향에 대해 경사지게 제공되는 블로킹 플레이트가 제공될 수 있다.
상기 분리판에는 상면 및 저면 간을 관통하는 분리판 홀이 형성될 수 있다.
상기 유입 개구는 위를 향해 형성되고, 상기 유입 개구의 둘레벽 상면에서 상기 유입구에 인접한 영역에는 위 방향으로 연장되는 블로킹 벽이 제공될 수 있다.
상기 선회류 플레이트는 상기 포집 공간의 상기 천장면으로부터 아래 방향으로, 하단이 상기 포집 공간의 바닥면보다 상기 천장면에 인접한 높이까지 연장될 수 있다.
상기 선회류 플레이트의 하단은 중심부로부터 멀어지는 나선 방향을 따라 갈수록 아래 방향으로 경사지게 제공될 수 있다.
상기 선회류 유도부는, 상기 선회류 플레이트의 중심부에 제공되고, 상기 유입구로부터 유입되는 가스의 선회류를 유도하는 보조 선회류 유도부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 발생 장치는, 내부에 플라즈마 형성 공간을 제공하는 반응기; 및 상기 반응기에 연결되며 상기 플라즈마와 반응한 배기 가스의 상변화에 의해 생성된 파우더를 포집하는 포집기를 포함하고, 상기 포집기는, 상기 파우더가 포집되는 포집 공간을 제공하고, 상기 포집 공간으로 상기 배기 가스가 유입되는 유입구 및 상기 포집 공간으로부터 배기 가스가 배출되는 유출구가 형성되는 하우징; 상기 유출구에 연통되고, 상기 포집 공간 내로 연장되며, 내부로 상기 포집 공간 내의 배기 가스가 유입되는 유입 개구가 형성되는 배출관; 및 상기 포집 공간 내에서 배기 가스의 선회류를 유도하는 선회류 유도부;를 포함하되, 상기 유입구를 통해 유입된 상기 배기 가스는 상기 유입 개구로 유입되기 전에 상기 선회류 유도부를 지난다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 처리 장치는, 기판을 처리하는 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버에 연결된 플라즈마 발생 장치를 포함하며,상기 플라즈마 발생 장치는, 내부에 플라즈마 형성 공간을 제공하는 반응기; 및 상기 반응기에 연결되며 상기 플라즈마와 반응한 배기 가스의 상변화에 의해 생성된 파우더를 포집하는 포집기를 포함하며, 상기 포집기는, 상기 파우더가 포집되는 포집 공간을 제공하고, 상기 포집 공간으로 상기 배기 가스가 유입되는 유입구 및 상기 포집 공간으로부터 배기 가스가 배출되는 유출구가 형성되는 하우징; 상기 유출구에 연통되고, 상기 포집 공간 내로 연장되며, 내부로 상기 포집 공간 내의 배기 가스가 유입되는 유입 개구가 형성되는 배출관; 및 상기 포집 공간 내에서 배기 가스의 선회류를 유도하는 선회류 유도부;를 포함하되, 상기 유입구를 통해 유입된 상기 배기 가스는 상기 유입 개구로 유입되기 전에 상기 선회류 유도부를 지난다.
본 발명의 일 실시 예에는 포집 효율이 향상된 포집기를 제공한다. 또한, 본 발명의 일 실시 예는 상기 포집기를 포함하는 플라즈마 발생 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 부산물에 의해 영향받는 펌프 동작 시간을 연장시켜 메인 공정 프로세스의 공정시간을 확보 가능한 플라즈마 발생 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈마 발생 장치를 포함하는 공정 처리 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 발생 장치가 반도체 공정 중 배기 가스 처리용 장치로 사용된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집기를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 포집기의 사시 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 배출관 및 선회류 유도부의 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 배출관의 사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 선회류 유도부의 사시도이다.
도 7은 도 6의 선회류 유도부의 평면도이다.
도 8은 도 2의 선회류 플레이트가 하단 형상 유지 핀에 의해 배출관에 체결되는 구조를 보여주는 도면이다.
도 9는 다른 실시 예에 따른 배출관 및 선회류 유도부의 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 선회류 유도부의 사시도이다.
도 11은 도 10의 선회류 유도부의 평면도이다.
도 12는 도 9에 도시된 배출관 및 블로킹 플레이트의 사시도이다.
도 13은 도 9에 도시된 블로킹 플레이트의 측단면도이다.
도 14는 도 9에 도시된 유입 개구를 보여주는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 포집기를 도시한 사시도이다.
도 16은 도 15의 포집기의 사시 단면도이다.
도 17은 도 15의 포집기의 평면도이다.
도 18은 도 15에 도시된 선회류 플레이트 및 커버부의 단면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 포집기를 도시한 사시 단면도이다.
도 20은 도 19에 도시된 배출관 및 선회류 유도부의 사시도이다.
도 21은 도 19에 도시된 몸체관 및 선회류 블레이드의 사시도이다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 공정 처리 장치들을 도시한 개략도들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예는 반도체 공정 등에 사용되는 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 플라즈마는 가스와 연관된 대전 입자의 집합을 포함하는 물질, 또는 물질의 상태를 의미한다. 여기서 사용되는 것에 따르면, 플라즈마는 라디칼과 같이 이온화된 종, 이온화된 종과 결합된 중성자 및/또는 분자를 포함할 수 있다. 반응기 내의 물질은, 점화 후, 플라즈마 상태에서 종으로 단독해서 구성되어 있는 그러한 물질에 한정되지 않으며 모두 플라즈마로 지칭한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 플라즈마 발생 장치는 반응기를 포함하며, 반응기는 가스 및/또는 플라즈마를 수용하고 내부에서 플라즈마가 점화 및/또는 지속될 수 있는 컨테이너 또는 컨테이너의 일부를 의미한다. 반응기는 플라즈마 발생 장치에 포함되는 다양한 다른 부품, 예를 들어, 발전기와 냉각 부품과 같은 다른 부품들과 결합될 수 있다. 반응기는 다양한 형상을 갖는 채널을 한정할 수 있다. 예를 들면, 채널은 선 형상을 가질 수 있고, 또는 고리 형상(토로이드형 플라즈마를 제공하기 위함)을 가질 수 있다.
플라즈마 발생 장치는 반도체 공정을 위한 공정 챔버의 후단에 배치되는 것일 수 있다. 반도체 공정을 위한 공정 챔버는 기판의 식각, 증착, 세정 공정 등을 수행하기 위한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예는 플라즈마 발생 장치, 및 상기 플라즈마 발생 장치를 포함하는 공정 처리 장치일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 시스템을 의미하는 것으로서, 설명한 부품 이외에도 추가적인 공정 부품을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 시스템은 하나 이상의 반응기, 전력 공급 부품, 계측 부품, 제어 부품, 등이나 그 이외의 다양한 다른 부품을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 발생 장치가 반도체 공정 중 배기 가스 처리용 장치로 사용된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 발생 장치는 TCP(transformer coupled plasma) 타입의 플라즈마 발생부와, 상기 플라즈마 발생부에 연결된 포집기(120)를 포함할 수 있다. 플라즈마 발생부는 반응기(110), 변압기(150), 및 전원 공급부(미도시)를 포함할 수 있다. 플라즈마 발생부는 TCP 타입 이외에도 다양한 종류가 사용될 수 있으며, 예를 들어, CCP(Capacitively Coupled Plasma) 타입이나 ICP(Inductively Coupled Plasma) 타입의 장치가 사용될 수도 있다.
반응기(110)는 플라즈마 발생 장치의 주요 구성으로서, 플라즈마 채널 공간을 제공한다. 반응기(110)는 토로이달 형상을 가지며 그 내부에 플라즈마 채널이 형성되는 공간이 제공된다. 토로이달 형상은 닫힌 경로를 가지며, 그 경로 내에 플라즈마 채널이 형성되어 플라즈마의 흐름이 이루어진다. 반응기(110)는 일측에 주입구(170a)가 형성되고, 타측에 배출구(170b)가 형성되는 구조를 가지며, 주입구(170a)의 방향으로부터 가스의 흐름이 적어도 2개 이상으로 분기되는 대칭형 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 플라즈마 채널은 한정된 부피를 가지며 반응기(110)에 의해 둘러싸인다. 플라즈마 채널은 가스 및/또는 플라즈마를 포함할 수 있고, 가스 종 및 플라즈마 종을 받거나 이송하기 위하여 반응기(110)의 하나 이상의 유입구와 하나 이상의 배출구(170b)를 통해 교환될 수 있다. 플라즈마 채널은 소정의 길이를 가지는 바, 여기서 플라즈마 채널의 길이는 플라즈마가 존재할 수 있는 총 경로의 길이를 의미한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 플라즈마 시스템은 채널 내에 직류 또는 교류 전기장를 인가하는 수단을 포함할 수 있으며, 상기 전기장을 이용하여 플라즈마 채널 내에서 플라즈마를 유지할 수 있고, 단독으로 또는 다른 수단과 협력하여 플라즈마 채널 내의 플라즈마를 점화할 수 있다.
반응기(110) 본체에는 플라즈마 채널 형성 공간으로 공급되는 가스가 주입되는 주입구(170a) 및 플라즈마 채널 형성 공간으로부터 외부로 가스가 배출되는 배출구(170b)가 설치된다.
주입구(170a)는 플라즈마 채널 형성 공간으로 가스를 공급하기 위한 것으로서, 일단이 외측으로 개구되고 타단이 토로이드에 연결되어 플라즈마 채널 형성 공간에 연통하는 소정의 직경을 갖는 개구의 형태로 제공된다.
배출구(170b)는 주입구(170a)와 이격되며 플라즈마 채널 형성 공간으로부터 외부로 가스를 배출하기 위한 것으로서 일단이 토로이드에 연결되어 플라즈마 채널 형성 공간에 연통하고 타단이 소정의 직경을 가지며 외측으로 개구된 형태로 제공된다.
주입구(170a)의 일단과 배출구(170b)의 타단은 플라즈마 발생 장치를 이루는 다른 추가적인 구성요소에 연결될 수 있는 바, 예를 들어 주입구(170a)의 일단은 상부 어댑터에, 배출구(170b)의 타단은 포집기(120)의 유입구(1100)에 연결될 수 있다.
또한 반응기(110) 몸체에는 플라즈마 방전을 점화하기 위한 점화기(140)가 제공될 수 있다. 본 발명에 있어서, 점화는 플라즈마를 형성하기 위하여 가스 내의 초기 붕괴의 원인이 되는 공정이다. 상기 점화기(140)는 다양한 위치에 배치될 수 있으나, 본 발명의 일 실시 예에서는 가스 주입구(170a) 근처에 배치될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 서로 인접한 두 개의 바디 사이에는 절연부가 제공된다.
변압기(150)는 반응기(110) 본체에 설치된다. 변압기(150)는 반응기(110) 본체 내부의 플라즈마 채널 형성 공간 내에 플라즈마의 발생을 위한 유도 기전력을 제공한다. 이를 위해 변압기(150)는 코어 및 코어에 권선되는 일차 권선 코일을 포함할 수 있다. 코어는 페라이트 코어일 수 있다. 변압기(150)의 코어는 플라즈마 방전 채널의 일부를 쇄교하도록 반응기(110) 본체에 배치되고, 그 코어에 일차 권선 코일이 권선될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 권선 코일에는 배선을 통해 전원 공급부가 연결된다. 전원 공급부는 RF 전원을 생성하는 RF 생성기(RF Generator), 임피던스 매칭을 위한 RF 매칭기(RF matcher)를 포함할 수 있다. 전원 공급부는 권선 코일에 전원을 공급하여 구동한다. 일차 권선 코일이 구동되면 반응기(110) 본체 내부의 플라즈마 방전 채널이 이차 권선으로 기능하여 플라즈마 채널 형성 공간 내에서 플라즈마가 방전될 수 있다. 페라이트 코어는 주입구(170a)와 배출구(170b) 사이의 토로이드에 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 코어는 주입구(170a)의 양쪽으로 가스를 분기시키는 대칭형 구조의 우측과 좌측 각각에 일대일로 장착되는 대칭적 구조를 형성할 수 있다. 그러나, 코어의 위치는 이에 한정되는 것은 아니다.
포집기(120)는 상기 플라즈마 발생 장치의 배출구(170b)에 연결되며, 플라즈마 발생 장치에서 플라즈마와 반응한 배기 가스의 상 변화에 의해 생성된 파우더를 포집한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 포집기(120)는 파우더를 효율적으로 포집하기 위해 다양한 구성을 가질 수 있는 바, 이에 대해서는 후술한다.
포집기(120)의 일측에는 파우더가 포집기(120)에서 포집된 후의 배기 가스를 외부로 배출시키고, 반응기 및 포집기(120)의 내부를 진공상태로 만드는 배기 펌프(미도시)가 설치될 수 있다.
배기 가스는 공정을 진행하면서 발생되거나 공정을 진행하면서 공정 챔버로부터 반응하지 않은 상태로 반응기(110) 및 포집기(120)로 유입되는 공정 부산물을 포함하는 것으로서 그 종류는 한정되는 것은 아니다. 배기 가스에 포함된 공정 부산물은 예를 들어 PFCs(perfluorocompounds), 전구체(Zr-precursor, Si-precursor, Ti-precursor, Hf-precursor 등), TiCl4, WF6, SiH4, Si2H6, SiH2Cl2, NF3, NH3, NH4Cl, TiO2, WN, ZrO2, TiN 등을 포함할 수 있다.
포집기(120)는 배기가스가 플라즈마 에너지를 인가받아 유해한 성분들이 산화 등의 반응으로 인해 연소되거나 정화됨으로써 파우더 형태의 부산물로서 이물질들이 형성되면 그 이물질들을 포집한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 포집기(120)는 플라즈마와 반응한 배기 가스의 상 변화에 의해 생성된 파우더를 포집하기 위한 구성을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집기를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2의 포집기의 사시 단면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 배출관 및 선회류 유도부의 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 포집기(120)는 하우징(1000), 배출관(2000) 및 선회류 유도부(3000)를 포함할 수 있다.
하우징(1000)은 내부에 포집 공간(TA)을 제공한다. 포집기(120)로 유입되는 가스에 포함된 파우더는 포집 공간(TA)에 포집된다. 하우징(1000)에는 유입구(1100) 및 유출구(1200)가 형성된다. 유입구(1100)를 통해 포집 공간(TA) 내로 가스가 유입되고, 포집 공간(TA) 내의 가스는 유출구(1200)를 통해 포집 공간(TA)으로부터 유출된다. 포집 공간(TA) 내에서 포집되는 파우더가 포함된 가스는 상술한 바와 같이, 플라즈마와 반응한 배기 가스일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 유입구(1100)는 포집 공간(TA)의 천장면에 형성될 수 있다. 예를 들면, 하우징(1000)의 상벽은 개폐 가능하게 제공될 수 있고, 유입구(1100)는 하우징(1000)의 상벽의 중심부에 형성될 수 있다. 이하, 설명될 다른 실시 예의 경우, 도시의 편의상 하우징(1000)의 상벽이 개방된 것으로 도시하였으나, 하우징(1000)의 상벽은 도 2의 하우징(1000)과 동일 또는 유사한 구조로 제공될 수 있다.
하우징(1000)의 옆면에는 포집 공간(TA)의 파우더를 청소할 수 있도록 관리 개구(1300)가 형성될 수 있다. 각각의 관리 개구(1300)에는 개폐 가능한 도어(미도시)가 제공될 수 있다. 또한, 하우징(1000)의 옆면에는 포집 공간(TA)의 파우더 레벨 등의 내부 상태를 확인할 수 있는 뷰포트(Viewport, 1400)가 형성될 수 있다. 관리 개구(1300) 및 뷰포트(1400)는 아래 설명될 다른 실시 예들의 하우징(1000)에도 동일 또는 유사한 구조로 제공될 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 배출관의 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 배출관(2000)은 유출구(1200)에 연통된다. 배출관(2000)은 포집 공간(TA) 내로 연장된다.
배출관(2000)에는 유입 개구(2001)가 형성된다. 포집 공간(TA) 내의 가스는 유입 개구(2001)를 통해 배출관(2000) 내로 유입된다. 일 실시 예에 따르면, 유입 개구(2001)는 위에서 바라볼 때, 유입구(1100)로부터 이격된 위치에 형성될 수 있다. 예를 들면, 유입구(1100)는 포집 공간(TA)의 천장면의 중심부에 위치되고, 유입 개구(2001)는 포집 공간(TA)의 천장면의 가장자리 영역에 대향되게 위치될 수 있다.
유입 개구(2001)를 통해 배출관(2000) 내로 유입된 가스는 유출구(1200)를 통해 포집 공간(TA) 외로 배출된다. 예를 들면, 유출구(1200)는 배기펌프에 연결될 수 있다. 유입 개구(2001)는 포집 공간(TA)의 바닥면보다 높은 위치에 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 유입 개구(2001)는 포집 공간(TA)의 바닥면보다 천장면에 인접한 높이에 형성될 수 있다. 유입 개구(2001)는 위에서 바라볼 때, 복수개가 유입구(1100)를 둘러싸는 링 형상으로 서로 이격되게 배열될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배출관(2000)은 유출구 연결부(2100), 측방 연장부(2200) 및 상방 연장부(2300)를 포함할 수 있다. 유출구 연결부(2100), 측방 연장부(2200) 및 상방 연장부(2300)는 각각 내부에 공간이 형성되고, 내부 공간이 서로 연통되게 연결된다. 유출구(1200)는 포집 공간(TA)의 바닥면의 중심부에 형성될 수 있다. 유출구 연결부(2100)는 유출구(1200)에 연결되고 위로 연장된다. 유출구 연결부(2100)는 내부에 공간이 형성되고, 저면이 유출구(1200)와 연통된다. 측방 연장부(2200)는 일단이 유출구 연결부(2100)의 외측면에 연통되도록 연결되고, 외측 방향으로 연장된다. 상방 연장부(2300)는 측방 연장부(2200)의 타단에 연결되고, 위로 연장되며, 상면에 유입 개구(2001)가 형성된다. 측방 연장부(2200) 및 상방 연장부(2300)는 각각 복수개로 제공될 수 있다. 측방 연장부(2200) 및 상방 연장부(2300)는 각각 유출구 연결부(2100)의 외주 방향을 따라 복수개가 서로 이격되게 배열될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상방 연장부(2300)는 사각 파이프 형상으로 제공되어, 포집 공간(TA)이 직육면체 형상으로 제공되는 경우 포집 공간(TA) 내의 공간을 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 포집 공간(TA) 내의 모서리 영역에 설치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 유입 개구(2001)가 상방 연장부(2300)의 상단에 형성됨으로써, 선회류 유도부(3000)를 지나며 포집 공간(TA)의 바닥면을 향해 흐르던 배기 가스가 상승 기류를 형성하게 됨으로써, 배기 가스의 경로 증가 및 관성 충돌 효과에 의해 배기 가스 내의 포집 효율을 증가 시킬 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 선회류 유도부의 사시도이다. 도 7은 도 6의 선회류 유도부의 평면도이다.
도 2 내지 도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면, 선회류 유도부(3000)는 포집 공간(TA) 내에서 가스의 선회류를 유도한다. 유입구(1100)를 통해 포집 공간(TA)으로 유입된 가스는 유입 개구(2001)로 유입되기 전에 선회류 유도부(3000)를 지나도록 제공된다. 선회류 유도부(3000)로 유입된 가스는 적어도 일부가 포집 공간(TA) 내의 유입 개구(2001)보다 낮은 위치로 유출된다. 일 실시 예에 따르면, 선회류 유도부(3000)는 선회류 플레이트(3100) 및 분리판(3200)을 포함할 수 있다.
선회류 플레이트(3100)는 위에서 바라볼 때, 나선형으로 말려진 플레이트 형상으로 제공된다. 유입구(1100)는 위에서 바라볼 때, 선회류 플레이트(3100)의 중심부에 대향되는 위치에 형성되고, 유입 개구(2001)는 선회류 플레이트(3100)의 외측에 위치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 선회류 플레이트(3100)는 유출구 연결부(2100) 및 측방 연장부(2200)의 상면에 안착될 수 있다. 선회류 플레이트(3100)의 하단에는 유출구 연결부(2100) 및 측방 연장부(2200)에 안정적으로 안착되도록 유출구 연결부(2100) 및 측방 연장부(2200)가 맞물리게 삽입되도록 위로 만입되는 홈들이 형성될 수 있다.
선회류 플레이트(3100)에는 양면을 관통하는 관통홀(3110)이 형성될 수 있다. 관통홀(3110)은 복수개로 제공될 수 있다. 예를 들면, 관통홀(3110)은 적어도 일부가 선회류 플레이트(3100)의 나선 방향을 따라 배열될 수 있다. 또한, 관통홀(3110)은 적어도 일부가 상하 방향을 따라 배열될 수 있다. 관통홀(3110)은 선회류 플레이트(3100)의 나선 방향의 길이 방향을 가지는 슬릿 형상으로 제공될 수 있다. 선회류 플레이트(3100)의 상단은 천장면에 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 선회류 플레이트(3100)의 상단은 위에서 바라볼 때, 외측 끝단으로부터 내측 끝단 및 외측 끝단의 사이의 일 위치까지의 영역이 그 일위치로부터 내측 끝단까지의 영역보다 낮게 제공될 수 있다. 상기 일 위치는 위에서 바라볼 때, 분리판(3200)의 최외측 끝단과 일치될 수 있다. 이 경우, 선회류 플레이트(3100)의 상대적으로 높은 영역은 포집 공간(TA)의 천장면에 연결되고, 상대적으로 낮은 영역은 포집 공간(TA)의 천장면으로부터 이격되게 제공될 수 있다.
분리판(3200)은 선회류 플레이트(3100)의 상단 및 하단 사이에 위치된다. 분리판(3200)의 높이는 필요에 따라 다르게 설정될 수 있다. 분리판(3200)은 위에서 바라볼 때, 선회류 플레이트(3100)의 중심으로부터 나선 방향을 따라 일부 영역을 가로막는다. 분리판(3200)은 분리판 지지바(3210)에 의해 지지될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 분리판 지지바(3210)는 유출구 연결부(2100)의 상면으로부터 위로 연장되는 바(Bar) 형상으로 제공될 수 있다. 분리판(3200)의 중심부에는 분리판 지지바(3210)의 상부가 삽입될 수 있는 체결홀(3220)이 형성될 수 있다. 분리판 지지바(3210)는 상부는 체결홀(3220)에 삽입될 수 있는 굵기로 제공되고, 하부는 체결홀(3220)을 관통하지 못하고 걸리는 굵기로 제공될 수 있다. 따라서, 분리판(3200)은 체결홀(3220)이 분리판 지지바(3210)의 상부에 관통되고, 분리판 지지바(3210)의 상부 및 하부의 경계에 형성된 단차에 걸림으로써 분리판 지지바(3210)에 지지될 수 있다. 분리판(3200)의 설치 높이는 분리판 지지바(3210)의 상부 및 하부의 경계에 형성된 단차의 높이를 달리 제공함으로써 달라질 수 있다.
유입구(1100)로부터 유입되어 하강하는 배기 가스가 분리판(3200)과 충돌함으로써 배기 가스에 포함된 파우더가 분리판(3200) 상에 포집된다. 또한, 선회류 플레이트(3100)의 나선 방향을 따라 분리판(3200)이 제공된 영역을 벗어난 배기 가스가 선회류 플레이트(3100)에 의해 선회류를 형성하며 하강함으로써 포집 공간(TA)의 측면이나 바닥면과의 충돌에 의해 포집 공간(TA)의 바닥면에 파우더가 포집될 수 있다. 또한, 선회류 플레이트(3100)를 따라 이동하는 배기 가스의 일부는 선회류 플레이트(3100)의 상단의 천장면과 이격된 영역 또는 관통홀(3110)을 통해 외측으로 흐른다. 이와 같이 선회류 플레이트(3100) 상단의 낮은 영역 및 관통홀(3110)을 통해 외측으로 유출되는 배기 가스가 다른 경로를 따라 이동되는 배기 가스, 선회류 플레이트(3100)의 내측면 또는 포집 공간(TA)의 측면과 충돌됨으로써 파우더 포집 효율을 높일 수 있다.
도 8은 도 2의 선회류 플레이트가 하단 형상 유지 핀에 의해 배출관에 체결되는 구조를 보여주는 도면이다.
도 4, 도 5 및 도 8을 참조하면, 선회류 플레이트(3100)는 하단 형상 유지 핀(3120) 및 상단 형상 유지 핀(3130)에 의해 나선형 형상을 유지한 상태로 유출구 연결부(2100) 및 측방 연장부(2200) 상에 놓일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 하단 형상 유지 핀(3120)은 유출구 연결부(2100) 및 측방 연장부(2200) 중 적어도 하나의 상면에 위로 돌출되도록 체결될 수 있다. 예를 들면, 유출구 연결부(2100) 및/또는 측방 연장부(2200)의 상면에는 하단 형상 유지 핀(3120)의 하단이 삽입되는 복수개의 핀 홈(2003)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 하단 형상 유지 핀(3120) 중 한쌍은 각각 선회류 플레이트(3100)를 사이에 두고 서로 선회류 플레이트(3100)의 다른 면의 대향되는 위치에 접촉되도록 제공될 수 있다. 예를 들면, 하단 형상 유지 핀(3120)의 하부는 핀 홈(2003)에 삽입될 수 있는 직경으로 제공되고, 상부는 선회류 플레이트(3100)에 접촉되도록 하부보다 외측으로 돌출되는 직경으로 제공될 수 있다. 하단 형상 유지 핀(3120)은 복수개의 쌍이 선회류 플레이트(3100)의 나선 방향을 따라 배열되도록 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상단 형상 유지 핀(3130)은 도 6에 도시된 바와 같이, 일단은 선회류 플레이트(3100)의 상단의 일 위치에 연결되고, 타단은 선회류 플레이트(3100)의 일단이 연결된 위치보다 외측의 일단이 연결된 위치에 대향되는 타 위치에 연결된다. 예를 들면, 상단 형상 유지 핀(3130)은 위에서 바라볼 때, 선회류 플레이트(3100)의 나선 방향에 수직인 방향인 길이 방향을 가지고, 선회류 플레이트의 일 위치와 그 일 위치에 가장 인접한 타 위치 간에 연결될 수 있다. 상단 형상 유지 핀(3130)은 복수개가 선회류 플레이트(3100)의 나선 방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있다.
도 9는 다른 실시 예에 따른 배출관 및 선회류 유도부의 사시도이다. 도 10은 도 9에 도시된 선회류 유도부의 사시도이다. 도 11은 도 10의 선회류 유도부의 평면도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 충돌 플레이트(3300)는 선회류 플레이트(3100)의 양면 중 적어도 일면으로부터 돌출되게 제공된다. 충돌 플레이트(3300)는 복수개가 제공될 수 있다. 예를 들면, 충돌 플레이트(3300)는 복수개가 선회류 플레이트(3100)의 나선 방향을 따라 서로 이격되게 배열될 수 있다. 충돌 플레이트(3300)는 선회류 플레이트(3100)의 내부의 가스의 경로 상에 배열될 수 있다. 따라서, 충돌 플레이트(3300)는 선회류 플레이트(3100)의 최 외곽 면에는 제공되지 않을 수 있다. 또한, 충돌 플레이트(3300)는 위에서 바라볼 때, 분리판(3200)과 중첩되지 않는 영역에 제공될 수 있다. 충돌 플레이트(3300)는 분리판(3200)보다 높게 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 충돌 플레이트(3300)는 유선형부(3310) 및 롤링부(3320)를 포함할 수 있다.
유선형부(3310)는, 위에서 바라볼 때, 일단은 선회류 플레이트(3100)에 연결되고 타단은 중심부로부터 멀어지는 나선 방향을 향해 연장되고, 일단으로부터 타단으로 갈수록 선회류 플레이트(3100)의 유선형부(3310)의 일단이 연결된 면을 향해 휘어지는 곡면 플레이트 형상으로 제공된다. 유선형부(3310)가 상술한 바와 같이 유선형으로 제공됨으로써 선회류 플레이트(3100)를 따라 아동하는 배기 가스의 흐름이 과도하게 방해되지 않을 수 있다.
롤링부(3320)는, 위에서 바라볼 때, 유선형부(3310)의 타단으로부터 연장되고 끝단은 유선형부 및 유선형부의 일단이 연결된 선회류 플레이트(3100)의 유선형부(3310)의 일단이 연결된 면의 사이로 연장되며, 끝단으로 갈수록 유선형부(3310)를 향하는 방향으로 둥글게 말리는 곡면 플레이트 형상으로 제공된다. 위에서 바라볼 때, 롤링부(3320)는 유선형부(3310)보다 짧게 제공되고, 선회류 플레이트(3100)로부터 이격되게 제공될 수 있다.
충돌 플레이트(3300)가 제공됨으로써, 배기 가스의 관성 충돌에 의한 포집 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 롤링부(3320)를 따라 충돌 플레이트(3300)의 내측으로 유입되는 배기 가스의 일부는 와류를 형성하게 되어 포집 효율을 높일 수 있다.
분리판(3200)에는 상면 및 저면 간을 관통하는 분리판 홀(3201)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 분리판 홀(3201)은 복수개로 제공될 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따르면, 분리판 홀(3201)은 위에서 바라볼 때, 적어도 일부는 분리판(3200)의 중앙 영역에 단일 폐곡선 형태로 제공될 수 있다. 또한, 분리판 홀(3201)은 위에서 바라볼 때, 적어도 일부는 분리판(3200)의 가장자리 영역에 일측이 개방돤 형태로 제공될 수 있다. 분리판 홀(3201)이 형성됨으로써, 분리판 홀(3201) 상에 포집된 파우더를 포집 공간(TA)의 바닥면으로 모이게 하여 내부 청소 효율을 높일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 선회류 유도부(3000)는 하강기류 유도부(3400)를 더 포함할 수 있다. 하강기류 유도부(3400)는 선회류 플레이트(3100)의 외측 끝단에 제공된다. 하강기류 유도부(3400)는 선회류 플레이트(3100)로부터 유출되는 가스의 하강기류를 유도한다. 일 실시 예에 따르면, 하강기류 유도부(3400)는 선회류 플레이트(3100)의 끝단으로부터 선회류 플레이트(3100)의 중심부로부터 멀어지는 나선 방향을 따라 아래 방향으로 경사지게 연장되는 플레이트 형상으로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 하강기류 유도부(3400)는 선회류 플레이트(3100)의 끝단 및 상기 끝단에 가장 인접한 턴의 외측면의 사이로부터 중심부로부터 멀어지는 나선 방향을 따라 연장되도록 제공된다. 하강기류 유도부(3400)는 복수개가 상하 방향으로 서로 이격되게 배열되도록 제공될 수 있다.
도 12는 도 9에 도시된 배출관 및 블로킹 플레이트의 사시도이다. 도 13은 도 9에 도시된 블로킹 플레이트의 측단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 서로 인접한 상방 연장부(2300)의 사이에는 블로킹 플레이트(4000)가 제공될 수 있다. 블로킹 플레이트(4000)는 양측면이 연직 방향에 대해 경사지는 플레이트 형상으로 제공될 수 있다. 블로킹 플레이트(4000)는 상방 연장부(2300)의 사이 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 예를 들면, 블로킹 플레이트(4000)는 상방 연장부(2300)의 각각의 사이에 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 블로킹 플레이트(4000)는 복수개가 상하 방향으로 서로 이격되게 배열될 수 있다. 블로킹 플레이트(4000)의 양면의 경사도는 서로 다르게 설정될 수 있다. 예를 들면, 도 13에 도시된 바와 같이, 블로킹 플레이트(4000)의 경사도는 높이에 따라 서로 다르게 제공됨으로써 측방향에서 바라볼 때 지그재그(Zigzag) 구조로 제공될 수 있다.
블로킹 플레이트(4000)가 제공됨으로써, 선회류 플레이트(3100)의 나선 방향을 따라 이동하며 하강한 후 상승하는 배기 가스에 대해 직접차단(Interception), 관성충돌 및/또는 중력침강(Gravitational settling) 등에 의한 포집 효율을 극대화시킬 수 있다.
도 14는 도 9에 도시된 유입 개구의 사시도이다.
도 14를 참조하면, 유입 개구(2001)는 위를 향해 형성될 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 유입 개구(2001)는 상방 연장부(2300)의 상면에 형성될 수 있다. 유입 개구(2001)의 둘레벽의 상면에는 블로킹 벽(2002)이 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 블로킹 벽(2002)은 유입 개구(2001)의 둘레벽의 상면의 유입구(1100)에 인접한 영역에 위 방향으로 연장되도록 제공될 수 있다. 블로킹 벽(2002)은 적어도 하나의 유입 개구(2001)에 제공될 수 있다. 예를 들면, 블로킹 벽(2002)은 모든 유입 개구(2001)의 둘레벽의 상면에 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 블로킹 벽(2002)은 유입구(1100)에 인접한 방향으로 갈수록 높아지게 제공되는 영역을 포함할 수 있다. 예를 들면, 블로킹 벽(2002)은 위에서 바라볼 때, 양 끝단으로부터 유입구(1100)에 인접한 방향으로 갈수록 높아지다가 가장 인접한 일부 영역은 일정한 높이로 수평하게 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 블로킹 벽(2002)이 제공됨으로써, 유입 개구(2001)로 유입되는 배기 가스에 대해 진입 장벽을 형성하여 배기 가스의 경로를 증가시키고, 관성 충돌 효과를 통해 파우더의 포집 효율을 증가시킬 수 있다.
도 9의 배출관(2000) 및 선회류 유도부(3000)의 그 외 구성, 구조 및 기능 등은 도 2의 배출관(2000) 및 선회류 유도부(3000)와 동일 또는 유사할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 포집기를 도시한 사시도이다. 도 16은 도 15의 포집기의 사시 단면도이다. 도 17은 도 15의 포집기의 평면도이다. 도 15 내지 도 17을 참조하면, 선회류 플레이트(3100)는 저면이 포집 공간(TA)의 바닥면 및 배출관(2000)으로부터 이격되도록 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 선회류 플레이트(3100)는 포집 공간(TA)의 천장면으로부터 아래 방향으로, 하단이 포집 공간(TA)의 바닥면보다 천장면에 인접한 높이까지 연장되게 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 선회류 플레이트(3100)의 상단에는 외측 방향으로 연장되는 프린지 부(3140)가 나선 방향을 따라 제공될 수 있다. 선회류 플레이트(3100)는 프린지 부(3140)를 관통하여 포집 공간(TA)의 천장면에 체결되는 볼트 등의 체결 부재에 의해 하우징(1000)에 체결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 분리판(3200)은 선회류 플레이트(3100)의 중심부의 하단에 인접한 위치에 제공될 수 있다. 따라서, 선회류 플레이트(3100)의 중싱부는 아래 방향에 대해 막힌 형태이고, 분리판(3200)이 제공된 영역보다 외측에 위치되는 영역은 아래 방향에 대해 개방된 구조로 제공된다.
일 실시 예에 따르면, 선회류 유도부(3000)는 커버부(3500)를 더 포함할 수 있다. 커버부(3500)는 선회류 플레이트(3100)의 외측면을 감싸고, 선회류 플레이트(3100)의 외측면으로부터 이격되게 제공된다. 커버부(3500)의 하단의 높이는 선회류 플레이트(3100)의 하단의 최 하단의 높이와 동일하게 제공될 수 있다. 즉, 본 실시 예에 따르면, 커버부(3500)의 하단의 높이는 선회류 플레이트(3100)의 최 외곽의 하단의 높이와 동일하게 제공될 수 있다. 커버부(3500)는 상단은 포집 공간(TA)의 천장면에 연결되고, 포집 공간(TA)의 천장면으로부터 아래 방향으로 연장되는 구조로 제공될 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 유입구(1100)로부터 유입된 배기 가스는 분리판(3200)에 충돌됨으로써, 분리판(3200) 상에 파우더가 포집되고, 선회류 플레이트(3100)의 분리판(3200)을 벗어난 영역의 배기 가스는 선회류 플레이트(3100)의 나선 방향을 따라 흐르며 선회류 플레이트(3100)의 측면 및 커버부(3500)와의 충돌로 인해 포집 공간(TA)의 바닥면에 파우더가 포집된다.
도 18은 도 15에 도시된 선회류 플레이트 및 커버부의 단면도이다.
도 18을 참조하면, 선회류 플레이트(3100)의 하단은 중심부로부터 멀어지는 나선 방향을 따라 갈수록 아래 방향으로 경사지게 제공될 수 있다. 예를 들면, 선회류 플레이트(3100)의 하단은 선회류 플레이트(3100)의 반경 방향을 따라서 약 15도 각도를 가지도록 경사지게 제공될 수 있다. 또한, 비록 도 18에는 선회류 플레이트(3100)의 양 측면이 연직 방향으로 제공되는 구조만을 도시하였으나, 선회류 플레이트(3100)는 아래 방향으로 갈수록 양 측면이 연직 방향에 대해 외측 또는 내측 방향으로 소정의 각도로 경사지도록 제공될 수 있다.
도 15의 포집기(120)의 그 외 구성, 구조 및 기능 등은 도 2의 포집기와 동일 또는 유사할 수 있다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 포집기를 도시한 사시 단면도이다. 도 20은 도 19에 도시된 배출관 및 선회류 유도부의 사시도이다. 도 21은 도 19에 도시된 몸체관 및 선회류 블레이드의 사시도이다.
도 19 내지 도 21을 참조하면, 선회류 유도부(3000)는 보조 선회류 유도부(3600)를 더 포함할 수 있다. 보조 선회류 유도부(3600)는 선회류 플레이트(3100)의 중심부에 제공되고, 유입구(1100)로부터 유입되는 가스의 선회류를 유도한다. 일 실시 예에 따르면, 보조 선회류 유도부(3600)는 몸체관(3610), 선회류 블레이드(3620), 보조 선회류 유도부 지지바(3630) 및 연결바(3640)를 더 포함할 수 있다.
몸체관(3610)은 연직 방향의 길이 방향을 가지고, 상면 및 저면이 개방되는 원통형의 관형상으로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 몸체관(3610)은 선회류 플레이트(3100)의 중심부의 선회류 플레이트(3100)의 상단 및 하단의 사이에 제공될 수 있다.
선회류 블레이드(3620)는 몸체관(3610)의 외측면으로부터 외측으로 연장된다. 선회류 블레이드(3620)는 양면이 연직 방향에 대해 일 방향으로 경사지게 제공된다. 일 실시 예에 따르면 선회류 블레이드(3620)는 몸체관(3610)의 외주 방향을 따라 복수개가 서로 일정 간격으로 이격되게 배열될 수 있다. 선회류 블레이드(3620)의 경사 방향은 몸체관(3610)의 외주 방향에 대해 서로 동일하게 제공될 수 있다.
보조 선회류 유도부 지지바(3630) 및 연결바(3640)는 몸체관(3610)을 지지한다. 일 실시 예에 따르면, 보조 선회류 유도부 지지바(3630)는 유출구 연결부(2100)의 중심부로부터 위 방향으로 연장된다. 보조 선회류 유도부 지지바(3630)의 상단은 몸체관(3610)의 하단의 중심부에 위치될 수 있다. 연결바(3640)는 일단은 보조 선회류 유도부 지지바(3630)의 상단에 연결되고, 타단은 몸체관(3610)의 내측면의 하단에 연결된다. 연결바(3640)는 몸체관(3610)의 내주 방향을 따라 복수개가 서로 일정 간격으로 이격되게 배열될 수 있다.
상술한 바와 같이 보조 선회류 유도부(3600)가 제공됨으로써, 선회류 블레이드(3620)에 의해 선회류 플레이트(3100)의 중심부에서 배기 가스의 선회류가 유발되고, 선회류 플레이트(3100)의 중심부로 유입된 배기 가스는 유도된 선회류에 의해 선회류 플레이트(3100)의 측면에 직접 충돌이 보다 강하게 유도되어 파우더의 포집 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 유입구(1100)로부터 유입되어 하강하는 배기 가스가 선회류 플레이트(3100)에 직접 충돌됨으로써 파우더의 포집 효율이 증가될 수 있다.
도 19의 포집기(120)의 그 외 구성, 구조 및 기능 등은 도 2의 포집기와 동일 또는 유사할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 발생 장치는 반도체 공정 등에 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예들에 따른 포집기, 및/또는 이를 포함하는 플라즈마 발생 장치는 공정 중에 발생하는 배기 가스 처리를 위해 사용될 수 있다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 공정 처리 장치들을 도시한 개략도들이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공정 처리 장치로서, 공정 챔버(20)에서의 공정 이후 단계에 플라즈마 발생 장치가 연결된 것을 도시하였다.
도 22를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 처리 장치는 공정 챔버(20), 공정 챔버(20)에 연결되며, 플라즈마 발생부 및 포집기(120)를 포함하는 플라즈마 발생 장치(10)를 포함한다. 본 실시 예에 따르면 플라즈마 발생 장치(10)는 공정 챔버(20)에서 발생되는 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리 장치로 제공될 수 있다.
공정 챔버(20)는 포토레지스트를 제거하는 애싱(ashing) 챔버일 수 있고, 절연막을 증착시키도록 구성된 CVD(Chemical Vapor Deposition) 챔버일 수 있고, 각종 절연막 구조 및 금속 배선 구조들을 형성하기 위한 에칭 챔버일 수 있다. 또는 절연막이나 금속막 등을 증착시키키기 위한 PVD(Physical Vapor Deposition) 챔버 또는 ALD(Atomic Layer Deposition) 챔버일 수도 있다.
공정 챔버(20)는 내부에 피처리 기판(23)을 지지하기 위한 서셉터(21)를 포함할 수 있다. 피처리 기판(23)은 예를 들어, 반도체 장치를 제조하기 위한 실리콘 웨이퍼 기판 또는 액정디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 제조를 위한 유리 기판 등일 수 있으며 그 종류는 한정되는 것이 아니다.
플라즈마 발생부는 공정 챔버(20)의 배기가스에 플라즈마 에너지 및/또는 정화 가스 등을 인가함으로써 배기 가스의 유해 성분들을 연소시키거나 정화시키는 데 사용된다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 플라즈마 발생부에는 공정 챔버(20) 및/또는 플라즈마 발생부를 제어하는 제어부가 연결될 수 있다. 제어부는 공정 챔버(20) 및 플라즈마 발생부 전반을 제어하기 위한 구성 요소이다. 제어부는 전원 공급원과 연결되어 플라즈마 발생부에 공급되는 전원을 제어한다. 제어부는 제어 신호를 발생하여 플라즈마 발생부와 공정 챔버(20)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 반응기(110)에는 플라즈마 상태를 측정하기 위한 측정 센서가 구비될 수 있으며, 제어부는 측정된 값과 정상 동작에 기준한 기준값과 비교하여 전원 공급원을 제어함으로써 무선 주파수의 전압 및 전류를 제어한다.
플라즈마 발생부에서 플라즈마에 의해 처리된 배기 가스 결과물들에는 파우더와 같은 최종 결과물이 생성될 수 있으며, 이러한 최종 결과물은 포집기(120)에서 포집될 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 처리 장치로서, 공정 챔버(20)에서의 공정 이후 단계에 플라즈마 발생 장치가 연결된 것을 도시한 것이다.
도 23을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 처리 장치는 공정 챔버(20), 공정 챔버(20)에 연결되며, 플라즈마 발생부 및 포집기(120)를 포함하는 플라즈마 발생 장치(10)를 포함한다. 본 실시 예에 따르면 플라즈마 발생 장치(10)는 공정 챔버(20)에서 발생되는 배기 가스를 처리하는 배기 가스 처리 장치로 제공될 수 있다. 여기서, 공정 챔버(20)와 포집기(120) 사이는 배기관으로 연결되며, 상기 배기관에 플라즈마 발생부가 연결된다.
본 실시 예에 있어서, 배기관을 통해 배기 가스가 공정 챔버(20)를 통해 배출되며 플라즈마 발생부를 통해 플라즈마 에너지 및/또는 정화 가스 등을 배기가스에 인가함으로써 배기 가스의 유해 성분들을 연소시키거나 정화시킨다. 도 23에 도시된 실시 예는 도 22과 차이는 크지 않으며, 플라즈마 소스를 원격으로 제공한다는 점에서 다르다.
도 23에 있어서, 별도로 도시하지는 않았으나, 배기관과 플라즈마 발생부 사이에는 공정 챔버(20)로부터 배기되는 배기 가스와 플라즈마 발생부로부터 공급되는 플라즈마가 혼합되는 믹싱 챔버가 더 구비될 수 있다. 플라즈마 발생부는 플라즈마를 이용하여 라디칼을 형성할 수 있으며, 플라즈마는 믹싱 챔버 내로 공급되어 공정 챔버(20)로부터 배기되는 배기 가스와 반응하여 배기 가스를 분해할 수 있다. 분해된 배기 가스 결과물들에는 파우더와 같은 최종 결과물이 생성될 수 있으며, 이러한 최종 결과물은 포집기(120)에서 포집될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 플라즈마 발생 장치 20: 공정 챔버
110: 반응기 150: 변압기
120: 포집기 1000: 하우징
1100: 유입구 1200: 유출구
2000: 배출관 2001: 유입 개구
2002: 블로킹 벽 2100: 유출구 연결부
2200: 측방 연장부 2300: 상방 연장부
3000: 선회류 유도부 3100: 선회류 플레이트
3110: 관통홀 3200: 분리판
3201: 분리판 홀 3300: 충돌 플레이트
3500: 커버부 3600: 보조 선회류 유도부
4000: 블로킹 플레이트

Claims (16)

  1. 가스에 포함된 파우더가 포집되는 포집 공간을 제공하고, 상기 포집 공간으로 가스가 유입되는 유입구 및 상기 포집 공간으로부터 가스가 배출되는 유출구가 형성되는 하우징;
    상기 유출구에 연통되고, 상기 포집 공간 내로 연장되며, 내부로 상기 포집 공간 내의 가스가 유입되는 유입 개구가 형성되는 배출관; 및
    상기 포집 공간 내에서 가스의 선회류를 유도하는 선회류 유도부;를 포함하되,
    상기 유입구를 통해 유입된 가스는 상기 유입 개구로 유입되기 전에 상기 선회류 유도부를 지나는 포집기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입 개구는 상기 포집 공간의 바닥면보다 높게 형성되고,
    상기 선회류 유도부로 유입된 가스는 적어도 일부가 상기 유입 개구보다 낮은 위치로 유출되는 포집기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선회류 유도부는, 위에서 바라볼 때, 나선형으로 말려진 플레이트 형상으로 제공되는 선회류 플레이트를 포함하는 포집기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유입구는, 상기 포집 공간의 천장면에 형성되되, 상기 선회류 플레이트의 중심부에 대향되는 위치에 형성되고,
    상기 유입 개구는 상기 유입구로부터 이격된 위치에 형성되되, 상기 선회류 플레이트의 외측에 위치되는 포집기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 선회류 플레이트에는 양면을 관통하는 관통홀이 형성되는 포집기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 선회류 유도부는, 상기 선회류 플레이트의 상단 및 하단의 사이에 위치되고, 위에서 바라볼 때 상기 선회류 플레이트의 중심부로부터 나선 방향을 따라 일부 영역을 가로막는 분리판을 더 포함하는 포집기.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 선회류 플레이트에는 양면 중 적어도 일면으로부터 돌출되는 충돌 플레이트가 제공되는 포집기.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 유출구는 상기 포집 공간의 상기 바닥면에 형성되고,
    상기 배출관은,
    상기 유출구에 연결되고, 위로 연장되는 유출구 연결부;
    일단이 상기 유출구 연결부의 외측면에 연통되도록 연결되고, 외측 방향으로 연장되는 측방 연장부; 및
    상기 측방 연장부의 타단에 연결되고, 위로 연장되며, 상면에 상기 유입 개구가 형성되는 상방 연장부를 포함하는 포집기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    서로 인접한 상기 상방 연장부의 사이에는, 양측면이 연직 방향에 대해 경사지게 제공되는 블로킹 플레이트가 제공되는 포집기.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 분리판에는 상면 및 저면 간을 관통하는 분리판 홀이 형성되는 포집기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입 개구는 위를 향해 형성되고,
    상기 유입 개구의 둘레벽 상면에서 상기 유입구에 인접한 영역에는 위 방향으로 연장되는 블로킹 벽이 제공되는 포집기.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 선회류 플레이트는 상기 포집 공간의 상기 천장면으로부터 아래 방향으로, 하단이 상기 포집 공간의 바닥면보다 상기 천장면에 인접한 높이까지 연장되는 포집기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 선회류 플레이트의 하단은 중심부로부터 멀어지는 나선 방향을 따라 갈수록 아래 방향으로 경사지게 제공되는 포집기.
  14. 제 3 항에 있어서,
    상기 선회류 유도부는, 상기 선회류 플레이트의 중심부에 제공되고, 상기 유입구로부터 유입되는 가스의 선회류를 유도하는 보조 선회류 유도부를 더 포함하는 포집기.
  15. 내부에 플라즈마 형성 공간을 제공하는 반응기; 및
    상기 반응기에 연결되며 상기 플라즈마와 반응한 배기 가스의 상변화에 의해 생성된 파우더를 포집하는 포집기를 포함하고,
    상기 포집기는,
    상기 파우더가 포집되는 포집 공간을 제공하고, 상기 포집 공간으로 상기 배기 가스가 유입되는 유입구 및 상기 포집 공간으로부터 배기 가스가 배출되는 유출구가 형성되는 하우징;
    상기 유출구에 연통되고, 상기 포집 공간 내로 연장되며, 내부로 상기 포집 공간 내의 배기 가스가 유입되는 유입 개구가 형성되는 배출관; 및
    상기 포집 공간 내에서 배기 가스의 선회류를 유도하는 선회류 유도부;를 포함하되,
    상기 유입구를 통해 유입된 상기 배기 가스는 상기 유입 개구로 유입되기 전에 상기 선회류 유도부를 지나는 플라즈마 발생 장치.
  16. 기판을 처리하는 공정 챔버; 및
    상기 공정 챔버에 연결된 플라즈마 발생 장치를 포함하며,
    상기 플라즈마 발생 장치는,
    내부에 플라즈마 형성 공간을 제공하는 반응기; 및
    상기 반응기에 연결되며 상기 플라즈마와 반응한 배기 가스의 상변화에 의해 생성된 파우더를 포집하는 포집기를 포함하며,
    상기 포집기는,
    상기 파우더가 포집되는 포집 공간을 제공하고, 상기 포집 공간으로 상기 배기 가스가 유입되는 유입구 및 상기 포집 공간으로부터 배기 가스가 배출되는 유출구가 형성되는 하우징;
    상기 유출구에 연통되고, 상기 포집 공간 내로 연장되며, 내부로 상기 포집 공간 내의 배기 가스가 유입되는 유입 개구가 형성되는 배출관; 및
    상기 포집 공간 내에서 배기 가스의 선회류를 유도하는 선회류 유도부;를 포함하되,
    상기 유입구를 통해 유입된 상기 배기 가스는 상기 유입 개구로 유입되기 전에 상기 선회류 유도부를 지나는 공정 처리 장치.
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