WO2012091406A2 - 배기 유체 처리 장치 - Google Patents

배기 유체 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2012091406A2
WO2012091406A2 PCT/KR2011/010150 KR2011010150W WO2012091406A2 WO 2012091406 A2 WO2012091406 A2 WO 2012091406A2 KR 2011010150 W KR2011010150 W KR 2011010150W WO 2012091406 A2 WO2012091406 A2 WO 2012091406A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conduit
process chamber
plasma reactor
plasma
vacuum pump
Prior art date
Application number
PCT/KR2011/010150
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012091406A3 (ko
Inventor
이상윤
노명근
오흥식
Original Assignee
(주)엘오티베큠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엘오티베큠 filed Critical (주)엘오티베큠
Priority to US13/976,328 priority Critical patent/US9494065B2/en
Priority to CN201180063273.5A priority patent/CN104220145B/zh
Priority to EP11852372.9A priority patent/EP2659946B1/en
Priority to JP2013547330A priority patent/JP2014508029A/ja
Publication of WO2012091406A2 publication Critical patent/WO2012091406A2/ko
Publication of WO2012091406A3 publication Critical patent/WO2012091406A3/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0892—Electric or magnetic treatment, e.g. dissociation of noxious components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/202—Single element halogens
    • B01D2257/2025—Chlorine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/202—Single element halogens
    • B01D2257/2027—Fluorine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/204—Inorganic halogen compounds
    • B01D2257/2047—Hydrofluoric acid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0216—Other waste gases from CVD treatment or semi-conductor manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/818—Employing electrical discharges or the generation of a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2443—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube
    • H05H1/246—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube the plasma being activated using external electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2245/00—Applications of plasma devices
    • H05H2245/10—Treatment of gases
    • H05H2245/17—Exhaust gases

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for treating exhaust fluid, and more particularly, to remove process by-products such as unreacted gas and waste gas generated in a process chamber during manufacturing processes of semiconductors, display panels, and solar cells using plasma.
  • An exhaust fluid treatment apparatus An exhaust fluid treatment apparatus.
  • Processes such as ashing, etching, deposition, cleaning, and nitriding are performed in a low pressure process chamber during manufacturing processes of semiconductors, display panels, or solar cells.
  • Gases used in this process include: 1) volatile organic compounds (trichloroethylene, 1,1,1-trichloroethane, methanol, acetaldehyde, etc.), 2) acid-based, 3) odor-causing substances, 4 A) natural ignition gas, and 5) global warming-causing substances (perfluorine compounds).
  • volatile organic compounds trichloroethylene, 1,1,1-trichloroethane, methanol, acetaldehyde, etc.
  • 4 A natural ignition gas
  • global warming-causing substances perfluorine compounds
  • the fine particles and metal generated in the manufacturing process passes through the components installed in various transport paths, such as the joint pipe, and the like changes to a powder form after undergoing a phase change process such as cooling or pressure change, Such powders are a major factor in shortening the life of vacuum pumps.
  • perfluorine compounds are a trend that emissions to the atmosphere are controlled by environmental regulations.
  • a mechanism such as a trap is installed at the front or the rear of the vacuum pump to remove process by-products generated in the low pressure process chamber by heating or cooling.
  • some of the plasma processing apparatuses which have been applied to date, have problems such as using a large amount of energy and expensive apparatus costs in an atmospheric pressure plasma method installed at the rear of the vacuum pump and operating in the atmosphere.
  • problems such as using a large amount of energy and expensive apparatus costs in an atmospheric pressure plasma method installed at the rear of the vacuum pump and operating in the atmosphere.
  • a process by-product generated in the process chamber is introduced into the vacuum pump, there is a problem that the operation of the vacuum pump should be stopped due to the accumulation of the process by-product.
  • the plasma reactor installed in front of the vacuum pump can prevent energy waste by efficiently decomposing the process by-products, and in particular, can control the particle size of the process by-products and the like, and thus, the solid process by-products introduced into the vacuum pump. Since the fluidity can be further improved to reduce the accumulation amount inside the vacuum pump, it can contribute to extending the life of the vacuum pump.
  • the plasma reactor installed in front of the vacuum pump to generate the low pressure plasma mainly uses an inductive coupled plasma method or a radio frequency (RF) driving method.
  • RF radio frequency
  • Inductively coupled plasma generates a plasma by applying a voltage to both ends of the coil-shaped electrode, such a plasma reactor has a problem that the device itself is expensive. And, in the radio frequency driving method, the cost of the radio frequency power supply is very high, and there is a problem in that installation and maintenance costs are high because the power consumption for plasma maintenance is high.
  • the present invention is to solve the above problems, by including a plasma reactor that is installed in front of the vacuum pump to generate a low-pressure plasma while reducing the installation and maintenance costs, while improving the processing efficiency of process by-products, etc., and stable operation for a long time This is to provide a possible exhaust fluid treatment apparatus.
  • the present invention for achieving the above object relates to an exhaust fluid processing device for exhausting the fluid generated in the process chamber of the semiconductor, display panel and solar cell manufacturing apparatus to the outside, the interior of the process chamber is connected to the process chamber A vacuum pump to evacuate and exhaust the fluid generated in the process chamber to the outside; And a plasma reactor in which a plasma is formed to cause a decomposition reaction of the fluid generated in the process chamber.
  • the plasma reactor is provided between the process chamber and the vacuum pump, the insulating conduit for providing a space in which the decomposition reaction of the fluid occurs, and is provided on the outer peripheral surface of the conduit, the voltage to form a plasma
  • Exhaust fluid treatment apparatus can be easily installed in the existing pipe by having a tubular plasma reactor, it is possible to minimize the resistance to the flow of the exhaust fluid to improve the exhaust performance by the vacuum pump.
  • the plasma reactor has an annular electrode structure outside the conduit through which the process byproducts flow, thereby eliminating direct contact between the process byproducts and the electrode, thereby improving durability of the electrode.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an exhaust fluid treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a side view showing an exhaust fluid treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exploded perspective view showing a plasma reactor according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a side cross-sectional view showing a plasma reactor according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 8 is a schematic view showing an exhaust fluid treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an exhaust fluid treatment apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a side view showing an exhaust fluid treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 and 2 will be described in detail with respect to the specific configuration and operating state of the exhaust fluid treatment apparatus of the present invention.
  • the exhaust fluid treatment apparatus of the present invention is a low pressure to perform a process such as ashing (etching), etching, deposition, cleaning and nitriding during the manufacturing process of a semiconductor, a display panel or a solar cell It is connected by the process chamber 10 and the joint pipe 20.
  • ashing etching
  • etching etching
  • deposition etching
  • cleaning and nitriding during the manufacturing process of a semiconductor, a display panel or a solar cell It is connected by the process chamber 10 and the joint pipe 20.
  • the exhaust fluid treating apparatus of the present invention is for purifying process by-products such as unreacted gas and waste gas exhausted from the process chamber 10 and exhausting them to the outside, and for this purpose, the process chamber 10 and the low pressure
  • the vacuum pump 100 and the auxiliary pump 300 connected through the joint pipe 20, the vacuum pump 100 and the auxiliary pump 300 connected to the contained in the gas exhausted from the process chamber 10
  • a plasma reactor 200 for removing process byproducts such as unreacted gas and waste gas.
  • the plasma reactor 200 is installed in front of the vacuum pump 100, and the inside thereof maintains a low pressure vacuum and is the same as the process chamber 10 of low pressure according to the installation position of the plasma reactor. Maintain state.
  • a reaction gas injection unit (not shown) is disposed in a pipe connecting the plasma reactor 200 and the auxiliary pump 300, and exhausted from the vacuum pump 100 at the rear of the vacuum pump 100.
  • a scrubber 400 for purifying gas is provided.
  • the vacuum pump 100 is connected to the process chamber 10 to evacuate the inside of the process chamber 10 and to exhaust process by-products generated in the process chamber 10.
  • the auxiliary pump 300 may be further provided to smoothly exhaust the process by-products generated in the process chamber 10. At this time, the auxiliary pump 300 serves to increase the exhaust speed of the vacuum pump 100.
  • the auxiliary pump 300 is provided between the process chamber 10 and the plasma reactor 200, as shown in Figs. 1 and 2, which is an auxiliary pump disposed in front of the plasma reactor 200.
  • the phenomenon of fluctuations in pressure conditions that may occur during the plasma reaction process is prevented at the same time as preventing the material generated in the plasma reactor 200 from flowing backward to the process chamber 10 by the exhaust action of 300. This is to prevent affecting the pressure state inside the process chamber 10.
  • the plasma reactor 200 generates a low pressure plasma therein to decompose process byproducts such as unreacted gas and waste gas contained in the fluid generated and exhausted in the process chamber 10 at a high temperature of the plasma.
  • the decomposed components are combined with the reaction gases injected through the reaction gas injector (not shown) to change into harmless materials.
  • Plasma contains abundant reactants, such as electrons or excitation atoms, and has a sufficient energy environment for physicochemical reactions, thus facilitating chemical reactions between decomposed components and reactant gases.
  • the plasma reactor 200 in order to prevent the material inside the plasma reactor 200 from flowing back to the process chamber 10 and to maintain a constant pressure state inside the process chamber 10, the plasma reactor 200 is maintained. ) May be connected between the auxiliary pump 300 and the vacuum pump 100.
  • the scrubber 400 serves to purify the gas exhausted from the vacuum pump 100 and is connected by the vacuum pump 100 and the exhaust pipe 410.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a plasma reactor 200 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a side cross-sectional view showing a plasma reactor 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the plasma reactor 200 of the exhaust fluid treating apparatus of the present invention includes a conduit 210 and a conduit 210 provided between the process chamber 10 and the vacuum pump 100. At least one electrode unit 220 provided on the outer circumferential surface and the buffer unit 230 is interposed between the inner tube and the electrode unit 220 is configured.
  • the conduit 210 is formed in a tubular shape, such as a cylinder having both ends opened, and as described above, decomposes process by-products such as unreacted gas and waste gas contained in the fluid generated and exhausted in the process chamber 10. Provides space to let In addition, the conduit 210 is made of a high dielectric such as an insulating ceramic or quartz as a dielectric.
  • the conduit 210 is formed in a cylindrical tube shape, it can be easily installed in the existing pipe. That is, even if the diameter of the conduit 210 and the diameter of the existing pipe is different from each other, it is possible to easily install simply by providing a separate sealing member.
  • connection flanges 246 are provided at both ends of the conduit 210, and the connection flanges 246 are connected to existing pipes.
  • a sealing member such as an O-ring is provided between the conduit 210 and the existing pipe to prevent the leakage of fluid such as the process by-product generated in the process chamber 10.
  • At least one electrode unit 220 is provided on an outer circumferential surface of the conduit 210, and the electrode unit 220 receives a voltage from the power supply unit 270 to discharge a plasma in the conduit 210. That is, when the power supply unit 270 applies a voltage to the electrode unit 220, plasma discharge is induced in the conduit 210 by the voltage difference between the electrode unit 220 and the ground electrode 280.
  • the voltage applied to the electrode unit 220 is an alternating voltage, it is structurally simpler than the conventional radio frequency (RF) driving method can reduce the cost of the device.
  • the electrode part 220 is formed in an annular shape having a predetermined length to surround a part of the outer circumferential surface of the conduit 210, and has an excellent electrical conductivity such as copper. Is formed.
  • the lifespan of the electrode 220 is improved by excluding the direct contact between the process by-products such as unreacted gas and waste gas flowing in the conduit 210 and the electrode 220.
  • two electrode parts 220 are disposed on the outer circumferential surface of the conduit 210 at predetermined intervals, but the content of the present invention is not limited by the number of the electrode parts 220. Naturally, the number and length of the conduit 210 may be adjusted according to the energy applied to the conduit 210.
  • the conduit 210 is formed of an insulating material such as ceramic or quartz, and the electrode portion 220 is formed of other metal material such as copper or stainless steel, and these materials have different physical properties from each other. Because of its high elasticity and stiffness, it is difficult to make perfect contact with each other.
  • a plasma discharge phenomenon occurs at a high temperature of about 1,000 ° C. in the conduit 210, and the electrode part 220 generates resistance heat while receiving a voltage from the power supply part 270. Due to the difference in volume expansion according to different thermal expansion rates of the electrode portion 220 and the contact efficiency of the conduit 210 and the electrode portion 220 is lowered, thereby the conduit 210 as described above The plasma discharge efficiency inside is lowered.
  • a buffer 230 is interposed between the conduit 210 and the electrode 220 to improve the adhesion between the conduit 210 and the electrode 220.
  • the buffer 230 must be a material having electrical conductivity. Interposed between the conduit 210 and the electrode portion 220 to be in close contact with each other should also have elasticity.
  • the buffer unit 230 may be formed of an elastic body having excellent electrical conductivity, such as a conductive polymer material, and the conduit 210 of the conduit 210 from the electrode unit 220 through the buffer unit 230 which is electrically conductive.
  • a voltage may be applied to an outer circumferential surface, and the conduit 210 and the electrode 220 may be brought into close contact with each other due to the buffer 230 that is an elastic body.
  • the buffer unit 230 is interposed between the conduit 210 and the electrode unit 220, the buffer unit 230 is larger in diameter than the conduit 210, but smaller in diameter than the electrode unit 220.
  • the buffer unit 230 is also formed in a ring shape surrounding a portion of the conduit 210, the length is preferably provided to correspond to the length of the electrode unit 220.
  • the plasma reactor 200 further includes an outer tube 240 into which the conduit 210, the electrode unit 220, and the buffer unit 230 are inserted, and the outer tube 240 is the conduit. 210, the electrode unit 220 and the buffer unit 230 are disposed therein so that the plasma reactor 200 has a double tube shape.
  • the conduit 210 formed of a high dielectric such as an insulating ceramic or quartz receives a high temperature of approximately 1000 ° C. in a vacuum state during plasma discharge, and thus, the conduit 210 itself is cracked or broken, or the conduit ( 210) and cracks may occur in the connecting portion of the surrounding pipe.
  • the plasma reactor 200 is formed in the form of a double tube in which the outer tube 240 is disposed outside the conduit 210, so that cracks or breaks in the conduit 210 occur as described above. The leakage of fluid such as by-products can be prevented.
  • a sealing flange 242 at both ends of the conduit 210 and the outer tube 240, it is possible to reliably seal the space between the conduit 210 and the outer tube 240. That is, as shown in FIG. 3, a sealing member 248 such as an O-ring may be provided at both ends of the conduit 210 and the outer tube 240, and the sealing flange 242 may be attached to the outer tube. By coupling to both ends of the 240 may be sealed between the conduit 210 and the outer tube (240).
  • a wiring hole 244 is provided on the outer circumferential surface of the outer tube 240, and a wire or the like is introduced through the wiring hole 244 to apply a voltage to the power supply unit 270.
  • the plasma reactor 200 further includes a sensor unit 250 provided in a space between the conduit 210 and the outer tube 240.
  • the conduit 210 itself may be cracked or broken due to a high thermal shock inside the conduit 210 or the accumulation of stress due to various internal and external physical factors, or a connection portion of the conduit 210 and its surrounding piping. If a crack occurs in the sensor unit 250 may detect the fluid leaking from the conduit 210 may stop the operation of the device, such as the plasma reactor (200).
  • the plasma reactor 200 further includes a cooling unit 260 provided on an outer circumferential surface of the outer tube 240, and the cooling unit 260 surrounds the outer circumferential surface of the outer tube 240. It is formed to prevent the overheating of the electrode unit 220.
  • the electrode unit 220 provided on the outer circumferential surface of the conduit 210 is a conduit 210 that generates plasma discharge at a high temperature as well as resistance heat generated by receiving a voltage from the power supply unit 270. The high heat is also received from the), and thus the cooling unit 260 is provided to prevent breakage of the electrode unit 220.
  • An inlet 262 and an outlet 264 are provided at one end of the cooling unit 260, through which a cooling medium is introduced into or discharged into the cooling unit 260.
  • FIG. 5 to 8 is a schematic view showing an exhaust fluid treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the configuration arrangement of the exhaust fluid treatment apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 8.
  • a plasma reactor 200 is provided between the process chamber 10 and the vacuum pump 100. That is, since the plasma reactor 200 is installed in front of the vacuum pump 100, energy waste can be prevented by efficiently decomposing process by-products exhausted from the process chamber 10, in particular, process by-products, etc. Since the particle size can be controlled, the fluidity of the solid process by-product flowing into the vacuum pump 100 can be further improved to reduce the amount of accumulation in the vacuum pump 100, thereby improving the life of the vacuum pump 100. Can contribute to the extension.
  • a plurality of plasma reactors 200 are provided between the process chamber 10 and the vacuum pump 100, and are connected in series or in parallel. That is, by arranging two or more plasma reactors 200 in various structures according to the process in the process chamber 10, it is possible to purify fluid such as process by-products appropriately according to the process environment.
  • the voltage changes by differentiating the voltages applied to the respective plasma reactors 200.
  • the sequential purification process is possible. That is, a predetermined amount of process by-products can be processed in one plasma reactor 200 and the remaining process by-products can be processed in another plasma reactor 200, so that even if a plurality of process by-products are introduced at the same time, an efficient purification process This becomes possible.
  • sequential purification may be performed by injecting different reaction gases into the plurality of plasma reactors 200, that is, a predetermined amount of process by-products reacts with any one reaction gas in one plasma reactor 200. And the remaining process by-products can be treated with another reactant gas in another plasma reactor 200, thereby enabling an efficient purifying process according to the type of process by-products.
  • an auxiliary pump 300 is provided in front of the plasma reactor 200 to increase the exhaust speed of the vacuum pump 100.
  • the material generated in the plasma reactor 200 is prevented from flowing back to the process chamber 10 by the exhaust action of the auxiliary pump 300 disposed in front of the plasma reactor 200.
  • the change in pressure conditions that may occur during the plasma reaction process is to prevent the influence of the pressure state inside the process chamber 10.
  • the plasma reactor 200 is provided in plurality between the auxiliary pump 300 and the vacuum pump 100, as shown in FIGS. 6 to 7. Or connected in parallel. Functions and effects thereof are the same as described above, and thus will be omitted.
  • the plasma reactor 200 of the exhaust fluid treatment apparatus of the present invention is not limited to the gaseous unreacted gas, waste gas, and the process by-products in the powder state, the atomic layer deposition (ALD, atomic layer) during the manufacturing process of the semiconductor It can also be effectively applied to the treatment of the liquid precursor (liquid precursor) that is used in the deposition process.
  • ALD atomic layer deposition
  • conduit / 220 electrode portion
  • shock absorber / 240 outer tube

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체, 디스플레이 패널 및 태양광 전지 제조 장치의 공정 챔버에서 발생한 유체를 외부로 배기하는 배기 유체 처리 장치에 관한 것으로서, 상기 배기 유체 처리 장치는 상기 공정 챔버에 연결되어 상기 공정 챔버의 내부를 진공화하고, 상기 공정 챔버 내에서 발생한 유체를 외부로 배기하는 진공 펌프 및 플라즈마가 형성되어 상기 공정 챔버 내에서 발생한 유체의 분해 반응이 일어나는 플라즈마 반응기를 포함하며, 상기 플라즈마 반응기는 상기 공정 챔버와 상기 진공 펌프 사이에 마련되며, 상기 유체의 분해 반응이 일어나는 공간을 제공하는 절연성의 도관과, 상기 도관의 외주면에 마련되며, 플라즈마가 형성되도록 전압을 인가받는 적어도 하나 이상의 전극부와, 전기 전도성의 탄성체로 형성되고, 상기 도관 및 상기 전극부의 밀착시키도록 상기 내관과 상기 전극부 사이에 개재되는 완충부를 포함하여 구성된다.

Description

배기 유체 처리 장치
본 발명은 배기 유체 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하여 반도체, 디스플레이 패널 및 태양광 전지 등의 제조 공정 중 공정 챔버에서 발생하는 미반응 가스, 폐가스 등의 공정 부산물을 제거하기 위한 배기 유체 처리 장치에 관한 것이다.
반도체, 디스플레이 패널 또는 태양광 전지 등의 제조 공정 중 애싱(ashing), 식각, 증착, 세정 및 질화 처리 등의 공정은 저압의 공정 챔버에서 진행된다.
이러한 제조 공정에서 사용되는 가스로는 1)휘발성 유기 화합물(트리클로로에틸렌, 1,1,1-트리클로로에탄, 메탄올, 아세트알데히드 등), 2)산(acid) 계열, 3)악취 유발 물질, 4)자연 발화 기체, 5)지구 온난화 유발 물질(퍼플루오르 화합물) 등이 있으며, 상기 제조 공정을 거치면 미반응 가스, 폐가스 등의 공정 부산물이 생성된다.
상기 일련의 제조 공정에서 발생하는 미반응 가스, 폐가스 등의 공정 부산물 중 HF, 플루오르화물 및 염화물 등은 진공 펌프와 배관 내부를 통해 이동하면서 금속 표면 등에 대해 부식을 유발하며 또한, 대부분의 상기 언급된 제조 공정에서 사용되는 가스들은 환경오염 물질이기 때문에 대기 중으로 최종 배출되기 전에 반드시 제거되어야 한다.
그리고, 상기 제조 공정에서 발생되는 미세 입자 및 금속 등은 이음관을 비롯한 유체가 이송되는 다양한 이송경로에 설치된 부품들을 통과하면서 냉각 혹은 압력의 변화 등에 의한 상변이 과정을 거친 후 분말 형태로 변하는데, 이러한 분말은 진공 펌프의 수명을 단축시키는 주요인이다. 또한, 퍼플루오르 화합물은 환경 규제에 의해 대기 중 배출이 통제되고 있는 추세이다.
따라서, 기존의 기술로는 진공 펌프의 전방 또는 후방에 트랩 등 기구를 설치하여 가열 혹은 냉각 등의 방법으로 저압의 공정 챔버에서 발생하는 공정 부산물 등을 제거하고 있다.
또한, 현재까지 일부 적용되고 있는 플라즈마 처리 기구들은 진공 펌프의 후방에 설치되어 대기에서 운전되는 상압 플라즈마 방식으로 다량의 에너지 사용, 고가의 장치 비용 등의 문제점들을 지니고 있다. 더욱이 공정 챔버에서 생성된 공정 부산물 등이 진공 펌프로 유입되는 경우에는 상기 공정 부산물 등의 축적으로 인하여 진공 펌프의 가동을 중지하여야 한다는 문제점도 있다.
반면, 진공 펌프의 전방에 설치되는 플라즈마 반응기는 공정 부산물 등을 효율적으로 분해함으로써 에너지 낭비를 방지할 수 있으며, 특히 공정 부산물 등의 입자 크기를 제어할 수 있어서 진공 펌프로 유입되는 고체성 공정 부산물의 유동성을 보다 향상시켜 진공 펌프 내부에서의 축적량을 감소시킬 수 있으므로, 진공 펌프의 수명을 연장하는데 기여할 수 있다.
이와 같이, 진공 펌프의 전방에 설치되어 저압 플라즈마를 생성하는 플라즈마 반응기는 주로 유도 결합 플라즈마 방식(inductive coupled plasma) 또는 무선 주파수(RF) 구동 방식을 사용한다.
유도 결합 플라즈마 방식은 코일 모양의 전극 양단부에 전압을 인가하여 플라즈마를 생성하는데, 이러한 플라즈마 반응기는 장치 자체가 고가인 문제점이 있다. 그리고, 무선 주파수 구동 방식에 있어서는 무선 주파수 전원 공급기의 비용이 매우 높으며, 플라즈마 유지를 위한 전력 소비가 많기 때문에 설치 및 유지 비용이 높다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진공 펌프의 전방에 설치되어 저압의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 반응기를 포함함으로써 설치 및 유지 비용을 줄이면서도 공정 부산물 등의 처리 효율을 향상시키고, 장시간 안정적인 운전이 가능한 배기 유체 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체, 디스플레이 패널 및 태양광 전지 제조 장치의 공정 챔버에서 발생한 유체를 외부로 배기하는 배기 유체 처리 장치에 관한 것으로서, 상기 공정 챔버에 연결되어 상기 공정 챔버의 내부를 진공화하고, 상기 공정 챔버 내에서 발생한 유체를 외부로 배기하는 진공 펌프; 및 플라즈마가 형성되어 상기 공정 챔버 내에서 발생한 유체의 분해 반응이 일어나는 플라즈마 반응기; 를 포함하며, 상기 플라즈마 반응기는, 상기 공정 챔버와 상기 진공 펌프 사이에 마련되며, 상기 유체의 분해 반응이 일어나는 공간을 제공하는 절연성의 도관과, 상기 도관의 외주면에 마련되며, 플라즈마가 형성되도록 전압을 인가받는 적어도 하나 이상의 전극부와, 전기 전도성의 탄성체로 형성되고, 상기 도관 및 상기 전극부의 밀착시키도록 상기 내관과 상기 전극부 사이에 개재되는 완충부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 배기 유체 처리 장치는 관 형상의 플라즈마 반응기를 구비함으로써 기존의 배관에 용이하게 설치할 수 있으며, 배기 유체의 흐름에 대한 저항을 최소화시켜 진공 펌프에 의한 배기 성능을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 플라즈마 반응기는 공정 부산물 등이 유동하는 도관 외부에 고리 형상의 전극 구조를 가짐으로써 공정 부산물 등과 전극 간의 직접적인 접촉을 원척적으로 배제시켜 전극의 내구성이 향상된다는 장점이 있다.
또한, 플라즈마를 발생시키기 위하여 교류 전압을 사용함으로써 기존의 무선 주파수(RF) 구동 방식보다 구조적으로 간단하고 장치의 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 유체 처리 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 유체 처리 장치를 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 나타낸 측단면도이다.
도 5 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 유체 처리 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
그리고, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 유체 처리 장치를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 유체 처리 장치를 나타낸 측면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명인 배기 유체 처리 장치의 구체적인 구성 및 작동 상태에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명인 배기 유체 처리 장치는 반도체, 디스플레이 패널 또는 태양광 전지 등의 제조 공정 중 애싱(ashing), 식각, 증착, 세정 및 질화 처리 등의 공정을 수행하는 저압의 공정 챔버(10)와 이음관(20)에 의하여 연결된다.
*즉, 본 발명인 배기 유체 처리 장치는 상기 공정 챔버(10)에서 배기되는 미반응 가스, 폐가스 등의 공정 부산물을 정화하여 외부로 배기하기 위한 것으로서, 이를 위하여 저압의 상기 공정 챔버(10)와 상기 이음관(20)을 통하여 연결되는 진공 펌프(100) 및 보조 펌프(300), 상기 진공 펌프(100) 및 상기 보조 펌프(300)와 연결되어 상기 공정 챔버(10)에서 배기되는 가스 중에 함유된 미반응 가스, 폐가스 등의 공정 부산물을 제거하기 위한 플라즈마 반응기(200)를 포함한다.
상기 플라즈마 반응기(200)는 상기 진공 펌프(100)의 전방에 설치되는 방식으로서, 그 내부가 저압의 진공 상태를 유지하며 플라즈마 반응기의 설치 위치에 따라 저압의 상기 공정 챔버(10)와 동일하도록 진공 상태를 유지한다.
한편, 상기 플라즈마 반응기(200)와 상기 보조 펌프(300)를 연결하는 배관에는 반응 기체 주입부(미도시)가 배치되고, 상기 진공 펌프(100)의 후방에는 상기 진공 펌프(100)로부터 배기되는 가스를 정화하는 스크러버(400)가 제공된다..
상기 진공 펌프(100)는 상기 공정 챔버(10)에 연결되어 상기 공정 챔버(10)의 내부를 진공화하고, 상기 공정 챔버(10) 내에서 발생하는 공정 부산물을 배기하기 위한 것이다. 그리고, 상기 공정 챔버(10) 내에서 발생하는 공정 부산물을 원활하게 배기할 수 있도록 상기 보조 펌프(300)가 더 구비될 수 있다. 이때, 상기 보조 펌프(300)는 상기 진공 펌프(100)의 배기 속도를 증가시키는 역할을 한다.
한편, 상기 보조 펌프(300)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 공정 챔버(10)와 상기 플라즈마 반응기(200) 사이에 마련되는데, 이는 상기 플라즈마 반응기(200)의 전방에 배치되는 보조 펌프(300)의 배기 작용에 의하여 상기 플라즈마 반응기(200)에서 생성되는 물질이 상기 공정 챔버(10) 측으로 역류하는 것을 원천적으로 방지함과 동시에 플라즈마 반응 과정에서 발생될 수 있는 압력 조건의 변동 현상이 상기 공정 챔버(10) 내부의 압력 상태에 영향을 주는 것을 방지하기 위함이다.
상기 플라즈마 반응기(200)는 그 내부에 저압 플라즈마를 발생시켜 플라즈마의 높은 온도로 상기 공정 챔버(10) 내에서 생성, 배기되는 유체 중에 함유된 미반응 가스, 폐가스 등의 공정 부산물을 분해시킨다.
이렇게 분해된 성분들은 상기 반응 기체 주입부(미도시)를 통하여 주입되는 반응 기체들과 결합하여 무해한 물질로 변화한다. 플라즈마는 전자 또는 여기 원자와 같은 반응 물질들을 풍부하게 함유하고 있으며 물리 화학적 반응엥 필요한 충분한 에너지 환경을 지니고 있으므로 분해된 성분과 반응 기체 간의 화학 반응을 촉진시킨다.
한편, 상술한 바와 같이 상기 플라즈마 반응기(200) 내부의 물질이 상기 공정 챔버(10)로 역류하는 것을 방지하고, 상기 공정 챔버(10) 내부의 압력 상태를 일정하게 유지하기 위하여 상기 플라즈마 반응기(200)는 상기 보조 펌프(300)와 상기 진공 펌프(100) 사이에 연결될 수 있다.
상기 스크러버(400)는 상기 진공 펌프(100)로부터 배기되는 가스를 정화하는 역할을 하며, 상기 진공 펌프(100)와 배기관(410)에 의하여 연결된다.
이하에서는 상기 플라즈마 반응기(200)의 구체적인 구성 및 기능에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기(200)를 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기(200)를 나타낸 측단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명인 배기 유체 처리 장치의 플라즈마 반응기(200)는 상기 공정 챔버(10)와 상기 진공 펌프(100) 사이에 마련되는 도관(210), 상기 도관(210)의 외주면에 마련되는 적어도 하나의 전극부(220) 및 상기 내관과 상기 전극부(220) 사이에 개재되는 완충부(230)를 포함하여 구성된다.
상기 도관(210)은 양단부가 개구된 원통과 같은 관 형상으로 형성되며, 상술한 바와 같이 상기 공정 챔버(10) 내에서 생성, 배기되는 유체 중에 함유된 미반응 가스, 폐가스 등의 공정 부산물을 분해시키는 공간을 제공한다. 그리고, 상기 도관(210)은 유전체로서 절연성의 세라믹 또는 쿼츠(quartz)와 같은 고유전체로 제조된다.
한편, 상기 도관(210)은 원통의 관 형상으로 형성됨으로써, 기존의 배관에 용이하게 설치할 수 있다. 즉, 상기 도관(210)의 직경과 기존의 배관의 직경이 서로 다르더라도 별도의 밀폐 부재를 마련하기만 하면 용이한 설치가 가능하다.
구체적으로 상기 도관(210)의 양단부에 별도의 연결 플랜지(246)가 마련되고, 상기 연결 플랜지(246)가 기존의 배관과 연결된다. 그리고, 상기 도관(210) 및 기존의 배관 사이에서 상기 공정 챔버(10)에서 생성된 공정 부산물 등의 유체가 누출되는 것을 방지하기 위하여 오링(O-ring) 등의 밀폐 부재가 마련된다.
*또한, 상기 공정 챔버(10)에서 배기되는 유체의 흐름에 대한 저항을 최소화시킬 수 있으므로 상기 진공 펌프(100)에 의한 배기 성능을 최대한 유지시킬 수 있다.
상기 도관(210)의 외주면에는 적어도 하나의 전극부(220)가 마련되는데, 상기 전극부(220)는 상기 도관(210)의 내부에서 플라즈마가 방전되도록 전원부(270)로부터 전압을 인가받는다. 즉, 상기 전원부(270)가 상기 전극부(220)에 전압을 인가하면 상기 전극부(220)와 접지 전극(280)의 전압 차에 의하여 상기 도관(210)의 내부에 플라즈마 방전이 유도된다.
한편, 상기 전극부(220)에 인가되는 전압은 교류 전압으로서, 기존의 무선 주파수(RF) 구동 방식보다 구조적으로 간단하고 장치의 비용을 절감할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 전극부(220)는 상기 도관(210)의 외주면에서 그 일부를 둘러싸도록 소정의 길이를 갖는 고리 형상으로 형성되며, 구리와 같은 전기 전도도가 뛰어난 금속 재질로 형성된다.
그러므로, 상기 도관(210) 내부를 유동하는 미반응 가스, 폐가스 등의 공정 부산물 등과 상기 전극부(220) 간의 직접적인 접촉을 원천적으로 배제시킴으로써 상기 전극부(220)의 수명이 향상된다.
그리고, 상기 전극부(220)는 상기 도관(210)의 외주면에 소정 간격으로 2개가 배치되나, 상기 전극부(220)의 개수에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니며, 플라즈마 방전을 위하여 상기 도관(210)에 가해지는 에너지에 따라 그 개수 및 길이를 조절할 수 있음은 당연하다.
한편, 상술한 바와 같이 상기 도관(210)은 세라믹 또는 쿼츠 등의 절연성 물질로 형성되며 상기 전극부(220)는 구리나 스테인레스 강과 같은 기타 금속 재질로 형성되는데, 이러한 재질들은 서로 물성이 상이하고 특히, 탄성과 강성이 높으므로 서로 완벽하게 밀착하기 어려운 점이 있다.
이와 같이 상기 도관(210)과 상기 전극부(220) 사이에 이격되는 공간이 발생한다면, 그 공간에서 누설 전류 등의 기생 방전(parasitic drain)이 발생하므로, 상기 도관(210) 내부에서의 플라즈마 방전 효율은 저하된다.
또한, 상기 도관(210)의 내부에서는 대략 1,000℃의 고온에서 플라즈마 방전 현상이 일어나며 상기 전극부(220)는 상기 전원부(270)로부터 전압을 인가받으면서 저항열이 발생하게 되는데, 상기 도관(210)과 상기 전극부(220)의 서로 다른 열팽창률에 따라 부피 팽창에 차이가 발생함으로써 상기 도관(210) 및 상기 전극부(220)의 접촉 효율은 저하되고, 이로 인하여 상기와 마찬가지로 상기 도관(210) 내부에서의 플라즈마 방전 효율은 저하된다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 도관(210) 및 상기 전극부(220) 간의 밀착성을 향상시키도록 상기 도관(210)과 상기 전극부(220) 사이에 완충부(230)가 개재된다.
그리고, 상기 도관(210) 내부에서 플라즈마 방전이 발생하도록 상기 전극부(220)로부터 상기 도관(210)의 외주면에 전압이 인가되어야 하므로, 상기 완충부(230)는 전기 전도성을 가지는 물질이어야 하며 상기 도관(210)과 상기 전극부(220) 사이에 개재되어 서로 밀착되도록 하므로 탄성 역시 가져야 한다.
즉, 상기 완충부(230)는 전도성 고분자 물질과 같은 우수한 전기 전도성을 갖는 탄성체로 형성될 수 있으며, 전기 전도성인 상기 완충부(230)를 통하여 상기 전극부(220)로부터 상기 도관(210)의 외주면에 전압이 인가될 수 있고, 탄성체인 상기 완충부(230)로 인하여 상기 도관(210)과 상기 전극부(220)를 서로 밀착시킬 수 있다.
상기 완충부(230)는 상기 도관(210)과 상기 전극부(220) 사이에 개재되므로 상기 도관(210)보다는 직경이 큰 반면 상기 전극부(220)보다는 직경이 작게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 완충부(230) 역시 상기 전극부(220)와 마찬가지로 상기 도관(210)의 일부를 둘러싸는 고리 형상으로 형성되며, 그 길이는 상기 전극부(220)의 길이에 대응되도록 마련되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 플라즈마 반응기(200)는 상기 도관(210), 전극부(220) 및 완충부(230)가 삽입되는 외부관(240)을 더 포함하여 구성되는데, 상기 외부관(240)은 상기 도관(210), 전극부(220) 및 완충부(230)가 그 내부에 배치되게 함으로써 상기 플라즈마 반응기(200)가 이중관 형태를 가지도록 한다.
절연성의 세라믹 또는 쿼츠 등의 고유전체로 형성되는 상기 도관(210)은 플라즈마 방전시 진공의 상태에서 대략 1000℃의 높은 온도를 받는데, 이로 인하여 상기 도관(210) 자체가 균열 또는 파손되거나 상기 도관(210) 및 그 주위 배관의 연결 부위에 균열이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 플라즈마 반응기(200)를 상기 외부관(240)이 상기 도관(210)의 외부에 배치되는 이중관 형태로 형성함으로써, 상술한 바와 같이 상기 도관(210)에 균열 또는 파손이 발생된 경우 공정 부산물 등의 유체가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 도관(210) 및 상기 외부관(240)의 양단부에는 밀폐 플랜지(242)를 마련함으로써 상기 도관(210)과 상기 외부관(240) 사이의 공간을 확실하게 밀폐할 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 도관(210) 및 상기 외부관(240)의 양단부에 오링(O-ring) 등의 씰링 부재(248)를 마련하고 상기 밀폐 플랜지(242)를 상기 외부관(240)의 양단부에 결합시킴으로써 상기 도관(210) 및 상기 외부관(240) 사이를 밀폐할 수 있다.
한편, 상기 외부관(240)의 외주면 상에는 배선구(244)가 마련되는데, 상기 배선구(244)를 통하여 전선 등이 인입됨으로써 상기 전원부(270)에 전압을 인가할 수 있다.
상기 플라즈마 반응기(200)는 상기 도관(210)과 상기 외부관(240) 사이의 공간에 마련되는 센서부(250)를 더 포함하여 구성된다. 상술한 바와 같이 상기 도관(210) 내부의 높은 열 충격이나 다양한 내외부의 물리적 요인에 의한 응력의 축적에 의해 상기 도관(210) 자체가 균열 또는 파손되거나 상기 도관(210) 및 그 주위 배관의 연결 부위에 균열이 발생하는 경우, 상기 센서부(250)는 상기 도관(210)으로부터 누출되는 유체를 감지하여 상기 플라즈마 반응기(200) 등의 장치의 작동을 중지시킬 수 있다.
한편, 상기 플라즈마 반응기(200)는 상기 외부관(240)의 외주면에 마련되는 냉각부(260)를 더 포함하여 구성되는데, 상기 냉각부(260)는 상기 외부관(240)의 외주면을 감싸는 형상으로 형성됨으로써 상기 전극부(220)의 과열을 방지한다.
즉, 상기 도관(210)의 외주면에 마련되는 상기 전극부(220)는 상기 전원부(270)로부터 전압을 인가받음으로써 발생하는 저항열 뿐만 아니라 그 내부가 높은 온도에서 플라즈마 방전을 발생하는 도관(210)으로부터도 고열을 받게 되는데, 이로 인한 상기 전극부(220)의 파손을 방지하기 위하여 상기 냉각부(260)가 마련된다.
상기 냉각부(260)의 일단부에는 유입구(262)과 유출구(264)이 마련되며, 이를 통하여 냉각 매체가 상기 냉각부(260)의 내부로 인입되거나 배출된다.
도 5 내지 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 유체 처리 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 배기 유체 처리 장치의 구성 배치에 대하여 상세히 설명한다.
도 5를 참조하면, 공정 챔버(10)와 진공 펌프(100) 사이에 플라즈마 반응기(200)가 마련된다. 즉, 상기 플라즈마 반응기(200)가 상기 진공 펌프(100)의 전방에 설치됨으로써 상기 공정 챔버(10)에서 배기되는 공정 부산물 등을 효율적으로 분해함으로써 에너지 낭비를 방지할 수 있으며, 특히 공정 부산물 등의 입자 크기를 제어할 수 있어서 상기 진공 펌프(100)로 유입되는 고체성 공정 부산물의 유동성을 보다 향상시켜 상기 진공 펌프(100) 내부에서의 축적량을 감소시킬 수 있으므로, 진공 펌프(100)의 수명을 연장하는데 기여할 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7을 참조하면 상기 플라즈마 반응기(200)는 상기 공정 챔버(10)와 상기 진공 펌프(100) 사이에서 복수개로 마련되며, 직렬 또는 병렬로 연결된다. 즉, 상기 공정 챔버(10) 내부에서의 공정에 따라 2개 이상의 다수의 플라즈마 반응기(200)를 다양한 구조로 배치시킴으로써 공정 환경에 따라 적절하게 공정 부산물 등의 유체를 정화할 수 있다.
구체적으로, 복수개의 플라즈마 반응기(200)가 상기 공정 챔버(10)와 상기 진공 펌프(100) 사이에서 직렬 또는 병렬로 연결되는 경우에는 각 플라즈마 반응기(200)들에 인가되는 전압을 차별화 하여 전압 변화에 따른 순차적인 정화 과정이 가능하다. 즉, 소정량의 공정 부산물은 어느 하나의 플라즈마 반응기(200)에서 처리하고, 나머지 공정 부산물은 다른 하나의 플라즈마 반응기(200)에서 처리할 수 있으므로 다수의 공정 부산물이 동시에 유입되는 경우에도 효율적인 정화 과정이 가능해진다.
또한, 복수개의 플라즈마 반응기(200)에 각각 다른 반응 기체들을 주입함으로써도 순차적인 정화 과정이 가능하다, 즉, 소정량의 공정 부산물은 어느 하나의 플라즈마 반응기(200)에서 어느 하나의 반응 기체와 반응하여 처리하고, 나머지 공정 부산물은 다른 하나의 플라즈마 반응기(200)에서 다른 하나의 반응 기체와 처리할 수 있으므로 공정 부산물의 종류에 따라 효율적인 정화 과정이 가능해진다.
한편, 도 8을 참조하면 상기 진공 펌프(100)의 배기 속도를 증가시키기 위하여 상기 플라즈마 반응기(200) 전방에는 보조 펌프(300)가 마련된다. 상술한 바와 같이 상기 플라즈마 반응기(200)의 전방에 배치되는 보조 펌프(300)의 배기 작용에 의하여 상기 플라즈마 반응기(200)에서 생성되는 물질이 상기 공정 챔버(10) 측으로 역류하는 것을 원천적으로 방지함과 동시에 플라즈마 반응 과정에서 발생될 수 있는 압력 조건의 변동 현상이 상기 공정 챔버(10) 내부의 압력 상태에 영향을 주는 것을 방지하기 위함이다.
상기 보조 펌프(300)가 마련되는 경우에도, 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상기 플라즈마 반응기(200)는 상기 보조 펌프(300)와 상기 진공 펌프(100) 사이에서 복수개로 마련되며, 직렬 또는 병렬로 연결된다. 이에 대한 기능 및 효과는 상술한 바와 동일하므로 생략한다.
한편, 상기 제시된 본 발명인 배기 유체 처리 장치의 플라즈마 반응기(200)는 기체 상태의 미반응 가스, 폐가스 등과 분체 상태의 공정 부산물 만에 한정되는 것이 아니라 반도체의 제조 공정 중 원자층 증착(ALD, atomic layer deposition) 공정 등에서 사용되고 있는 액체 전구체(liquid precursor)의 처리에도 효과적으로 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
< 부호의 설명 >
100: 진공 펌프 / 200: 플라즈마 반응기
210: 도관 / 220: 전극부
230: 완충부 / 240: 외부관
250: 센서부 / 260: 냉각부
270: 전원부 / 280: 접지 전극
300: 보조 펌프 / 400: 스크러버

Claims (11)

  1. 반도체, 디스플레이 패널 또는 태양광 전지 제조 장치의 공정 챔버에서 발생한 유체를 외부로 배기하는 배기 유체 처리 장치에 있어서,
    상기 공정 챔버에 연결되어 상기 공정 챔버의 내부를 진공화하고, 상기 공정 챔버 내에서 발생한 유체를 외부로 배기하는 진공 펌프; 및
    플라즈마가 형성되어 상기 공정 챔버 내에서 발생한 유체의 분해 반응이 일어나는 플라즈마 반응기; 를 포함하며,
    상기 플라즈마 반응기는,
    상기 공정 챔버와 상기 진공 펌프 사이에 마련되며, 상기 유체의 분해 반응이 일어나는 공간을 제공하는 절연성의 도관과,
    상기 도관의 외주면에 마련되며, 플라즈마가 형성되도록 전압을 인가받는 적어도 하나 이상의 전극부와,
    전기 전도성의 탄성체로 형성되고, 상기 도관 및 상기 전극부를 밀착시키도록 상기 도관과 상기 전극부 사이에 개재되는 완충부를 포함하여 구성되는 배기 유체 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도관은 고유전체로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 유체 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 도관을 둘러싸도록 소정의 길이를 갖는 고리 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 유체 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 완충부는 상기 전극부의 내면에서 상기 도관을 둘러싸는 고리 형상으로 형성되고, 전도성 탄성체 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 유체 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는,
    상기 도관이 삽입되는 외부관과,
    상기 도관과 상기 외부관 사이의 공간을 밀폐하도록 상기 도관 및 상기 외부관의 양단부에 마련되는 밀폐 플랜지를 더 포함하여 구성되는 배기 유체 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는,
    상기 도관으로부터 누출되는 유체를 감지하도록 상기 도관과 상기 외부관 사이의 공간에 마련되는 센서부를 더 포함하여 구성되는 배기 유체 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는,
    상기 전극부의 과열을 방지하도록 상기 외부관의 외주면에 마련되는 냉각부를 더 포함하여 구성되는 배기 유체 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는,
    상기 전극부에 교류 전압을 인가하는 전원부를 더 포함하여 구성되는 배기 유체 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는 복수개로 마련되며, 상기 공정 챔버와 상기 진공 펌프 사이에서 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배기 유체 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 진공 펌프의 배기 속도를 증가시키도록 상기 공정 챔버와 상기 플라즈마 반응기 사이에 마련되는 보조 펌프; 를 더 포함하는 배기 유체 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 플라즈마 반응기는 복수개로 마련되며, 상기 보조 펌프와 상기 진공 펌프 사이에서 직렬 또는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 배기 유체 처리 장치.
PCT/KR2011/010150 2010-12-27 2011-12-27 배기 유체 처리 장치 WO2012091406A2 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/976,328 US9494065B2 (en) 2010-12-27 2011-12-27 Apparatus for processing exhaust fluid
CN201180063273.5A CN104220145B (zh) 2010-12-27 2011-12-27 用于处理排放流体的装置
EP11852372.9A EP2659946B1 (en) 2010-12-27 2011-12-27 Apparatus for processing exhaust fluid
JP2013547330A JP2014508029A (ja) 2010-12-27 2011-12-27 排気流体処理装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100135260A KR101230513B1 (ko) 2010-12-27 2010-12-27 배기 유체 처리 장치
KR10-2010-0135260 2010-12-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2012091406A2 true WO2012091406A2 (ko) 2012-07-05
WO2012091406A3 WO2012091406A3 (ko) 2012-08-23

Family

ID=46383683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2011/010150 WO2012091406A2 (ko) 2010-12-27 2011-12-27 배기 유체 처리 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9494065B2 (ko)
EP (1) EP2659946B1 (ko)
JP (1) JP2014508029A (ko)
KR (1) KR101230513B1 (ko)
CN (1) CN104220145B (ko)
WO (1) WO2012091406A2 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101453860B1 (ko) * 2013-05-31 2014-10-22 한국기계연구원 플라즈마 히터
WO2015160058A1 (ko) * 2014-04-16 2015-10-22 주식회사 클린팩터스 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리 플라즈마 반응기
CN106170845A (zh) * 2014-04-16 2016-11-30 清洁要素技术有限公司 处理发生于制程设备的废气的等离子体反应器
KR101557880B1 (ko) * 2014-07-07 2015-10-13 (주)클린팩터스 배기유체 처리용 저압 플라즈마 반응장치
JP6371738B2 (ja) * 2015-05-28 2018-08-08 株式会社東芝 成膜装置
KR101732048B1 (ko) * 2015-07-07 2017-05-02 (주)클린팩터스 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리 플라즈마 반응기
KR101926658B1 (ko) 2017-03-15 2018-12-07 이인철 반도체 챔버용 펌프 시스템
US20190078204A1 (en) * 2017-09-12 2019-03-14 Applied Materials, Inc. Tubular electrostatic device
KR101999646B1 (ko) 2018-11-15 2019-07-12 이인철 반도체 챔버용 펌프 시스템
KR102197144B1 (ko) * 2019-03-29 2021-01-05 유한회사 더프라임솔루션 아킹현상을 방지하는 저온 플라즈마 배출가스 입자상 물질 저감 장치
US11872524B2 (en) 2020-08-27 2024-01-16 Kioxia Corporation Exhaust pipe device
KR102376859B1 (ko) * 2020-09-28 2022-03-22 주식회사 플랜 반도체 제조 설비의 배기 유체 처리 시스템 및 방법

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2569739B2 (ja) 1988-07-12 1997-01-08 三菱電機株式会社 酸素原子発生方法および装置
JPH06178914A (ja) * 1992-12-14 1994-06-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排ガス処理装置
US6685803B2 (en) * 2001-06-22 2004-02-03 Applied Materials, Inc. Plasma treatment of processing gases
JP3607890B2 (ja) * 2001-11-22 2005-01-05 東芝三菱電機産業システム株式会社 オゾン発生器
KR100527990B1 (ko) 2001-11-30 2005-11-09 미쯔이카가쿠 가부시기가이샤 회로 접속용 페이스트, 이방성 도전 페이스트 및 이들의사용방법
TW497986B (en) 2001-12-20 2002-08-11 Ind Tech Res Inst Dielectric barrier discharge apparatus and module for perfluorocompounds abatement
JP2003282465A (ja) 2002-03-26 2003-10-03 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
JP2004223365A (ja) 2003-01-21 2004-08-12 Rohm Co Ltd ガス処理装置
JP2004237162A (ja) 2003-02-04 2004-08-26 Seiko Epson Corp ガス処理装置および半導体装置の製造方法
JP2005240634A (ja) 2004-02-25 2005-09-08 Toyota Motor Corp 排ガス浄化プラズマリアクター
CN100531866C (zh) 2004-06-29 2009-08-26 三菱电机株式会社 挥发性有机化合物处理装置
JP4466422B2 (ja) * 2004-06-29 2010-05-26 三菱電機株式会社 揮発性有機化合物処理装置
JP2006029212A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Toyota Motor Corp 排ガス浄化装置
JP4270090B2 (ja) * 2004-09-28 2009-05-27 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化装置
KR100658374B1 (ko) * 2005-02-28 2006-12-15 엄환섭 반도체 세정 폐가스 제거를 위한 플라즈마 스크러버
JP2007044628A (ja) * 2005-08-10 2007-02-22 Osaka Prefecture Univ 半導体プロセス用排ガス処理方法及び処理装置
GB0521944D0 (en) * 2005-10-27 2005-12-07 Boc Group Plc Method of treating gas
KR100675752B1 (ko) * 2006-09-14 2007-01-30 (주) 씨엠테크 플라즈마 반응기
DE102008041657A1 (de) 2008-08-28 2010-03-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Verkleben von Bauteilen unter Ausbildung einer temperaturbeständigen Klebstoffschicht
KR101026457B1 (ko) * 2008-09-02 2011-03-31 (주)트리플코어스코리아 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템
JP4955027B2 (ja) * 2009-04-02 2012-06-20 クリーン・テクノロジー株式会社 排ガス処理装置における磁場によるプラズマの制御方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None
See also references of EP2659946A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP2659946A4 (en) 2014-09-17
CN104220145A (zh) 2014-12-17
US9494065B2 (en) 2016-11-15
EP2659946B1 (en) 2018-08-15
US20140004009A1 (en) 2014-01-02
KR101230513B1 (ko) 2013-02-06
JP2014508029A (ja) 2014-04-03
CN104220145B (zh) 2016-12-07
WO2012091406A3 (ko) 2012-08-23
EP2659946A2 (en) 2013-11-06
KR20120073482A (ko) 2012-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012091406A2 (ko) 배기 유체 처리 장치
ES2621951T3 (es) Sistema de plasma
US7394041B2 (en) Apparatus for treating a waste gas using plasma torch
WO2017007059A1 (ko) 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리 플라즈마 반응기
CN1237577C (zh) 生产氮化镓膜半导体的生产方法以及综合生产方法
WO2018199417A1 (ko) 수처리용 글로우 플라즈마 반응장치 및 그 작동방법
WO2019132539A1 (ko) 휘발성 유기화합물 분해 장치 및 분해 방법
WO2016006789A1 (ko) 배기유체 처리용 저압 플라즈마 반응장치
WO2014062006A1 (ko) 금속성 부산물의 제거를 위한 방법 및 진공 시스템
WO2010005201A2 (ko) 폐가스 분해용 플라즈마 반응기와 이를 이용한 가스 스크러버
KR101026457B1 (ko) 저압 및 대기압 플라즈마를 이용한 폐가스 제거 시스템
WO2015160058A1 (ko) 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리 플라즈마 반응기
KR100737941B1 (ko) 2단 플라즈마 처리형 유해가스 처리장치
JPS6157222A (ja) ハロゲンを含有する有害物質を浄化する装置
WO2017111535A1 (ko) 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치
KR20170050616A (ko) 배기용 플라즈마 리액터
KR101184298B1 (ko) 플라즈마 반응기
KR100921702B1 (ko) 보조 열처리부가 구비된 폐가스 처리장치
WO2023121016A1 (ko) 선회방식을 이용한 산업 배출 공정가스 친환경 처리시스템 및 처리방법
KR20180095216A (ko) 미반응 가스 처리를 위한 고전압 진공 플라즈마 반응 장치
WO2015026057A1 (ko) 플라즈마 반응장치
KR20100120926A (ko) 플라즈마 토치
CN110582340A (zh) 排气的减压除害方法及其装置
KR102261461B1 (ko) 유해가스 처리용 플라즈마 토오치
KR102292828B1 (ko) 진공펌프 전단 설치형 저온 플라즈마-촉매 스크러버

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11852372

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013547330

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011852372

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13976328

Country of ref document: US