WO2017111535A1 - 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치 - Google Patents

고밀도 마이크로파 플라즈마 장치 Download PDF

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WO2017111535A1
WO2017111535A1 PCT/KR2016/015178 KR2016015178W WO2017111535A1 WO 2017111535 A1 WO2017111535 A1 WO 2017111535A1 KR 2016015178 W KR2016015178 W KR 2016015178W WO 2017111535 A1 WO2017111535 A1 WO 2017111535A1
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WO
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tube
waste gas
fluid transfer
microwave plasma
annular
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Application number
PCT/KR2016/015178
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English (en)
French (fr)
Inventor
김성봉
유석재
윤정우
오재성
박승일
임정현
윤성영
전형원
유승민
박연수
Original Assignee
한국기초과학지원연구원
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • 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
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • 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
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/30—Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a plasma apparatus, and more particularly, to a high density microwave plasma apparatus capable of efficiently removing harmful components in waste gas moving in a vacuum pipe.
  • a monosilane (SiH 4 ) gas such as a chemical vapor deposition (CVD) process, an etching process, a diffusion process, or a liquid crystal display manufacturing process
  • SiH 4 monosilane
  • NH 3 ammonia
  • N 2 O nitrous oxide
  • NF 3 nitrogen trifluoride
  • CF 4 carbon tetrafluoride
  • C 2 F 6 ethane hexafluoride
  • fluorine (F 2 ) gas and the like.
  • the waste gas discharged from the process chamber of the semiconductor manufacturing facility is pumped to a dry pump through a pipe for treatment of PFCs gas, and then transferred to a plasma scrubber for treatment.
  • the PFCs gas is decomposed by thermal decomposition of the PFCs gas by atmospheric pressure plasma.
  • process by-products are fixed in the pipe through which the waste gas passes. That is, the gases used in the semiconductor manufacturing process or the liquid crystal display manufacturing process react with each other during the above-described process, and thus, silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), ammonium chloride (NH 4 Cl), and ammonium fluoride (NH 4). F) and salts such as ammonium silicon fluoride ((NH 4 ) 2 SiF 6 ) are generated as by-products.
  • This process by-product in powder form, accumulates and adheres in the vacuum piping while being exhausted along the vacuum piping connected to the process chamber of the semiconductor manufacturing apparatus or the liquid crystal display manufacturing apparatus.
  • An object of the present invention is to provide a high-density microwave plasma apparatus for removing PFCs and removing impurities in a PFCs conveying pipe in a pipe through which waste gas moves.
  • High-density microwave plasma apparatus comprises a fluid transfer tube; An annular waveguide coupled to the fluid transfer tube and the electromagnetic wave to supply electromagnetic waves into the fluid transfer tube; A dielectric tube installed inside the fluid transfer tube so as to be parallel to the longitudinal direction of the fluid transfer tube, and the electromagnetic wave flowing from the annular waveguide; And a pair of metal mesh nets disposed at upper and lower ends of the dielectric tube to form electromagnetic wave and plasma confinement cavities in the fluid transfer tube.
  • the annular waveguide is coupled to the dielectric tube such that the surface of the annular inner circle surrounds the outer surface of a portion of the fluid transfer tube in which the dielectric is located, and the annular waveguide is connected to the surface of the annular inner circle.
  • the fluid transfer tube may include at least one electromagnetic wave injection slot corresponding to the electromagnetic radiation slot formed in a region of the annular inner circle.
  • An outer surface of the dielectric tube is in close contact with an inner surface of the fluid transfer tube to cover the electromagnetic wave inflow slot.
  • the fluid transport tube includes an annular space formed in a portion of the fluid transport tube to have a diameter larger than the diameter of the end, wherein the dielectric tube is spaced apart from the outer surface of the dielectric tube and the inner surface of the annular space by a predetermined distance.
  • the annular waveguide Positioned in the annular space such that the annular space surrounds the dielectric, and the annular waveguide is in contact with the upper or lower side of the annular space such that a surface perpendicular to the axial direction corresponds to the annular space,
  • the surface in contact with the annular space of the annular waveguide may include at least one electromagnetic radiation slot.
  • the dielectric tube is formed to have a diameter similar to that of the end of the dielectric tube and is disposed in the annular space so that the inside of the annular space and the end side of the dielectric tube are independent of each other.
  • the annular waveguide includes an annular space formed in a portion of the fluid transport tube such that the fluid transport pipe has a diameter larger than an end diameter, and the dielectric pipe is formed on the outer surface of the dielectric pipe and the annular space.
  • the annular space may be disposed in the annular space so that an inner surface thereof is spaced by a predetermined distance so as to surround the dielectric.
  • the dielectric tube is formed to have a diameter similar to that of the end of the dielectric tube and is disposed in the annular space so that the inside of the annular space and the end side of the dielectric tube are independent of each other.
  • the high-density microwave plasma apparatus may further include an antenna rod installed parallel to the longitudinal direction of the dielectric at the center of the inside of the dielectric tube.
  • the waste gas treatment apparatus using the high-density microwave plasma apparatus of the present invention includes a process chamber in which a predetermined process using a process gas is performed by injecting a process gas; A waste gas discharge pipe for discharging the waste gas after the process from the process chamber; A dry pump connected to an end of the waste gas discharge pipe to collect waste gas discharged through the waste gas discharge pipe; A scrubber connected to the dry pump through a pipe to collect and process impurity particles in waste gas discharged from the dry pump; And a microwave plasma apparatus installed on the waste gas discharge pipe so as to be positioned at the front end of the dry pump to remove harmful components in the waste gas passing through the waste gas discharge pipe, wherein the microwave plasma device comprises: a fluid transfer pipe; An annular waveguide coupled to the fluid transfer tube and the electromagnetic wave to supply electromagnetic waves into the fluid transfer tube; A dielectric tube installed inside the fluid transfer tube so as to be parallel to the longitudinal direction of the fluid transfer tube, the dielectric tube into which electromagnetic waves flow from the annular waveguide; And a pair of metal mesh nets
  • the waste gas treatment device may further include a gas supply pipe connected to the waste gas discharge pipe at a position of the front end of the microwave plasma device to supply oxygen and / or water vapor into the waste gas discharge pipe.
  • the high-density microwave plasma apparatus there is an advantage that can form a confinement cavity to trap the electromagnetic wave and plasma inside the fluid transfer pipe to which the waste gas is moved, by this advantage, the electromagnetic wave and plasma is concentrated in the confinement cavity
  • a high density electromagnetic plasma can be generated in the interior space of the fluid transport tube, and furthermore, the waste gas traveling along the longitudinal direction of the fluid transport tube can be efficiently removed from the harmful components contained in the waste gas while passing through the high density electromagnetic plasma space.
  • the electromagnetic wave coupled annular waveguide for supplying the electromagnetic waves to the inside of the fluid transport tube, the electromagnetic waves can be evenly introduced into the entire circumferential direction of the fluid transport tube, thereby to distribute the plasma evenly throughout the inner area of the fluid transport tube. It is possible to produce a large area plasma that can be.
  • the waste gas passes through the high-density microwave plasma space to remove the PFCs, thereby removing the PFCs and the impurities in the PFCs transfer pipe.
  • 1 and 2 are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the configuration of the high-density microwave plasma apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the configuration of a high-density microwave plasma apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the configuration of a high-density microwave plasma apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining a waste gas treatment apparatus using a high-density microwave plasma apparatus of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • the high density microwave plasma apparatus is configured to form a cavity capable of confining electromagnetic waves and plasma in the interior of the fluid transport tube through which the fluid is transferred. Fluid passing through the inside of the fluid delivery pipe, that is, waste gas is introduced into the cavity, and the waste gas introduced into the cavity is purified through the plasma confined in the cavity, and then the purified waste gas moves out of the cavity and continues along the fluid delivery pipe. Do it.
  • embodiments of the high density microwave plasma apparatus according to the present invention will be described in detail.
  • 1 and 2 are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the configuration of the high-density microwave plasma apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the high-density microwave plasma apparatus includes a fluid transfer pipe 110, an annular waveguide 120, a dielectric pipe 130, and a pair of metal mesh networks 140. ).
  • the fluid transfer pipe 110 is a pipe through which a fluid, that is, a fluid requiring purification through a microwave plasma, is transferred.
  • the fluid may be waste gas.
  • it may be PFCs gas.
  • the fluid transfer pipe 110 may have a cylindrical shape.
  • the annular waveguide 120 supplies electromagnetic waves into the fluid transfer pipe 110.
  • the annular waveguide 120 is electromagnetically coupled with the fluid transfer pipe 110.
  • the annular waveguide 120 is an annular waveguide formed in a length smaller than the length of the fluid transfer tube 110 and coupled with the fluid transfer tube 110.
  • the electromagnetic coupling means that it is connected to the fluid transfer pipe 110 to supply the electromagnetic waves into the fluid transfer pipe 110 through the annular waveguide 120.
  • the annular waveguide 120 is coupled with the fluid transfer tube 110 such that the surface of the annular inner circle surrounds the outer surface of the fluid transfer tube 110, and the fluid transfer tube 110 is connected to the annular waveguide 120.
  • An electromagnetic radiation slot 121 is formed on a surface of the inner circle of the annular wrap, and the electromagnetic wave inlet slot 111 corresponding to the electromagnetic radiation slot 121 is formed at a portion of the fluid transfer pipe 110 where the annular waveguide 120 is wrapped. 2 is formed, and the output terminal of the magnetron 150 may be coupled to the annular waveguide 120.
  • the electromagnetic radiation slot 121 and the electromagnetic wave inlet slot 111 is formed parallel to the longitudinal direction of the fluid transfer pipe (110). It may be a rectangular shape and in this case, a rectangular slot may be arranged in plurality along the circumferential direction of the fluid transfer pipe (110).
  • the electromagnetic radiation slot 121 may be an annular inner circle of the annular waveguide 120 and an annular slot formed along the circumferential direction of the fluid transfer pipe 110. Electromagnetic waves guided in the annular waveguide 120 by the electromagnetic wave radiation slot 121 and the electromagnetic wave inflow slot 111 is introduced into the fluid transfer pipe 110.
  • the dielectric tube 130 and the pair of metal mesh networks 140 form a confinement cavity 160 that traps the plasma generated by the electromagnetic wave and the electromagnetic wave introduced into the fluid transfer tube 110.
  • the dielectric tube 130 is installed inside the fluid transfer tube 110.
  • the fluid transfer pipe 110 allows the electromagnetic waves supplied from the annular waveguide 120 to flow into the fluid transport pipe 110 and the fluid passing through the fluid transport pipe 110, that is, the waste gas, toward the annular waveguide 120. Do not spill.
  • the dielectric tube 130 is located in the portion where the electromagnetic wave inlet slot 111 is formed, wherein the outer surface of the dielectric tube 130 is disposed in close contact with the inner surface of the fluid transfer tube 110 fluid transfer tube 110 The outer surface of the cover the electromagnetic wave inlet slot 111 to block the fluid movement between the electromagnetic wave inlet slot 111 and the inside of the fluid transfer pipe (110).
  • the dielectric tube 130 may be formed to have a length shorter than the length of the fluid transfer tube 110 and longer than the length of the annular waveguide 120, and the material of the dielectric tube 130 is not particularly limited. Can be.
  • a pair of metal mesh network 140 is a fluid transfer tube 110 together with the dielectric tube 130 so that electromagnetic waves introduced into the dielectric tube 130 is not lost by moving along the longitudinal direction of the fluid transfer tube 110.
  • the electromagnetic wave and plasma confinement cavity 160 is formed in the interior thereof.
  • any one of the pair of metal mesh network 140 is disposed on the upper end of the dielectric tube 130, the other one is disposed on the lower end of the dielectric tube 130.
  • the pair of metal mesh network 140 When the pair of metal mesh network 140 is disposed in this way, the pair of metal mesh network 140 is a metal material, so the electromagnetic wave does not transmit energy through the metal, so that the inside of the dielectric tube 130 When the electromagnetic wave introduced into the pair of metal mesh networks 140 is completely reflected and is not transmitted to the outside of the dielectric tube 130.
  • the pair of metal mesh network 140 is a mesh form, the fluid passing through the inside of the dielectric tube 130 may continue to move past the inside of the dielectric tube 130 through the metal mesh network 140.
  • the annular waveguide 120 guides the electromagnetic waves. That is, since the annular waveguide 120 has an annular shape, electromagnetic waves move in an annular form along the annular space, and the electromagnetic radiation slot 121 formed along the circumferential direction of the annular waveguide 120 and the fluid transfer pipe 110.
  • the electromagnetic wave may be uniformly introduced into the dielectric tube 130 along the circumferential direction of the dielectric tube 130 through the electromagnetic wave introduction slot 111.
  • Electromagnetic waves introduced into the dielectric tube 130 are distributed throughout the inside moving along the longitudinal direction of the dielectric tube 130, wherein the electromagnetic wave is a metal mesh network located at each of the upper and lower ends of the dielectric tube 130 ( 140 is reflected from the metal mesh network 140 to the inner direction of the dielectric tube 130, whereby the electromagnetic waves distributed inside the dielectric tube 130 is moved to the outside of the dielectric tube 130 is not lost Inside the dielectric tube 130, that is, within the cavity 160 formed by the dielectric tube 130 and the pair of metal meshes 140.
  • the waste gas passing through the inside of the fluid transfer tube 110 along the longitudinal direction of the fluid transfer tube 110 in the state in which the electromagnetic wave is confined in the dielectric tube 130 is a metal mesh network 140 positioned at the upper end of the dielectric tube 130.
  • the electromagnetic waves in the dielectric tube 130 react with the reaction gas reacting with the electromagnetic waves introduced into the dielectric tube 130 together with the waste gas to plasma inside the dielectric tube 130.
  • the waste gas introduced into the dielectric tube 130 is reacted with the plasma generated inside the dielectric tube 130 to remove harmful components in the waste gas.
  • the waste gas from which noxious components have been removed passes through the metal mesh network 140 located at the lower end of the dielectric tube 130 and continues to move along the longitudinal direction of the fluid transfer tube 110 to collect waste gas connected to the end of the fluid transfer tube 110. Can be collected in the processing device.
  • the high density plasma processing apparatus is a confinement cavity 160 to confine the electromagnetic wave and the plasma into the fluid transport tube 110 through the dielectric tube 130 and a pair of metal mesh network 140. ), There is an advantage that can be formed. Due to this advantage, electromagnetic waves and plasma are concentrated in the confinement cavity 160 to generate high-density electromagnetic plasma in the interior space of the fluid transport tube 110, and further, move along the longitudinal direction of the fluid transport pipe 110. As the waste gas passes through the high-density electromagnetic plasma space, there is an advantage that harmful components contained in the waste gas can be efficiently removed.
  • the electromagnetic wave may be evenly introduced into the entire circumferential direction of the fluid transfer tube 110 by the annular waveguide 120 which is electromagnetically coupled to supply the electromagnetic wave into the fluid transfer tube 110. It is possible to generate a large-area plasma capable of evenly distributing the plasma throughout the internal area of the 110.
  • the high density microwave plasma apparatus according to the first embodiment of the present invention may further include an antenna rod 170.
  • the antenna rod 170 has a columnar shape and is installed parallel to the longitudinal direction of the dielectric tube 130 at the center of the inside of the dielectric tube 130. At this time, the upper end of the antenna rod 170 is fixed to the inner surface of the metal mesh network 140 located at the upper end of the dielectric tube 130 and the lower end of the antenna rod 170 is a metal mesh located at the lower end of the dielectric tube 130 It may be fixed to the inner surface of the mesh 140.
  • the antenna rod 170 may have a cylindrical shape.
  • electromagnetic waves introduced into the dielectric tube 130 may be evenly distributed to the center of the dielectric tube 130 by the antenna rod 170.
  • a higher density of plasma is applied to the entire dielectric tube 130 from the central portion of the dielectric tube 130 where the antenna rod 170 is located to the central surface of the dielectric tube 130 and the inner surface of the dielectric tube 130. Can be generated.
  • 3 and 4 are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the configuration of a high-density microwave plasma apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • the high-density microwave plasma apparatus includes a fluid transfer tube 210, an annular waveguide 220, a dielectric tube 230, and a pair of metal mesh networks 240. It includes.
  • the fluid transfer pipe 210 includes an annular space 212a for guiding electromagnetic waves along the circumferential direction of the fluid transfer pipe 210.
  • the fluid transfer pipe 210 may include an inlet portion 211 through which the fluid is introduced and an expansion portion 212 positioned at the rear or the bottom of the inlet portion 211 to form the annular space 212a.
  • the inner diameter of the expansion pipe portion 212 is formed larger than the inner diameter of the inlet portion 211, and thus the annular space 212a is formed larger than the inner space of the inlet portion 211. Since the fluid transfer tube 210 is the same as the fluid transfer tube 110 of the high-density microwave plasma apparatus according to the first embodiment of the present invention except for including the annular space 212a, a detailed description thereof will be omitted.
  • the annular waveguide 220 supplies electromagnetic waves into the fluid transport tube 210. To this end, the annular waveguide 220 is electromagnetically coupled with the fluid transfer tube 210.
  • the annular waveguide 220 is an annular waveguide formed in a length smaller than the length of the fluid transport tube 210 and coupled to the fluid transport tube 210.
  • the upper or lower portion perpendicular to the axial direction of the annular waveguide 220 may be coupled with the fluid transport tube 210 to correspond to the annular space 212a of the fluid transport tube 210.
  • the upper surface of the annular waveguide 220 may be coupled to the fluid transport tube 210 at the opposite side of the inlet portion 211 of the fluid transport tube 210 to correspond to the annular space 212a of the fluid transport tube 210.
  • an electromagnetic radiation slot 221 communicating with the annular space 212a may be formed in the upper surface portion of the annular waveguide 220, and an output end of the magnetron 250 may be coupled to the annular waveguide 220.
  • the electromagnetic radiation slot 221 may be a rectangular shape formed perpendicular to the longitudinal direction of the fluid transfer pipe 210, in this case the rectangular slot is an annular waveguide ( Multiple may be arranged along the circumferential direction of 220.
  • the electromagnetic radiation slot 221 may be an annular slot formed along the circumferential direction of the annular waveguide 220 and the annular space (212a). Electromagnetic waves guided in the annular waveguide 220 by the electromagnetic radiation slot 221 are introduced into the annular space 212a of the fluid transfer tube 210.
  • the dielectric tube 230 and the pair of metal mesh networks 240 form a confinement cavity 260 that confines the plasma generated by the electromagnetic waves introduced into the fluid transport tube 210 and the electromagnetic waves.
  • the dielectric tube 230 is installed inside the fluid transfer tube 210.
  • the fluid transfer pipe 210 is located inside the annular space 212a so that the annular space 212a of the fluid transfer pipe 210 and the inner space of the inlet portion 211 are independent of each other. That is, the annular space 212a and the inner space of the inlet portion 211 are not communicated with each other.
  • the annular space (212a) is a form that surrounds the dielectric tube (230).
  • the dielectric tube 230 may be formed to have a diameter equal to the diameter of the inlet portion 211 of the fluid transfer tube 210, and may be connected below the inlet portion 211 in the fluid transfer tube 210. .
  • the inner diameter of the annular inner circle of the annular waveguide 220 may be the same size as the inner diameter of the dielectric tube 230.
  • the dielectric tube 230 may be formed to have a length shorter than the length of the fluid transfer tube 210 and longer than the length of the annular waveguide 220, and the material of the dielectric tube 230 is not particularly limited. Can be.
  • a pair of metal mesh network 240 is a fluid transfer tube 210 together with the dielectric tube 230 so that the electromagnetic wave introduced into the dielectric tube 230 is not lost by moving along the longitudinal direction of the fluid transfer tube 210.
  • the electromagnetic wave and plasma confinement cavity 260 is formed in the interior thereof.
  • any one of the pair of metal mesh network 240 is disposed at the upper end of the dielectric tube 230, the other is disposed at the lower end of the dielectric tube 230. Since the pair of metal mesh networks 240 are the same as the pair of metal mesh networks 140 of the high density microwave plasma apparatus according to the first embodiment of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
  • the annular waveguide 220 has an annular shape
  • the electromagnetic waves move in an annular shape along the annular space, and the electromagnetic wave is transferred through the electromagnetic radiation slot 221 formed along the circumferential direction of the annular waveguide 220.
  • the electromagnetic waves in the annular space 212a moves along the circumferential direction of the annular space 212a and is distributed evenly in the annular space 212a, the annular space 212a
  • Electromagnetic wave flows into the dielectric tube 230 again from within).
  • the electromagnetic waves are evenly distributed in the annular space 212a, the electromagnetic waves are evenly introduced into the entire circumferential direction of the dielectric tube 230.
  • the process of generating the electromagnetic plasma inside the fluid transfer tube 210 and the waste gas flow into the inlet 211 of the fluid transfer tube 210 to allow the fluid transfer tube 210 to flow.
  • the process of removing the noxious component by the electromagnetic plasma formed in the) is the same as the high-density microwave plasma apparatus according to the first embodiment of the present invention will not be described in detail.
  • electromagnetic waves are introduced into the annular space 212a inside the fluid transport tube 210 through the annular waveguide 220, and the electromagnetic waves are uniformly distributed in the annular space 212a. Since it is introduced into the dielectric tube 230, there is an additional advantage that the electromagnetic waves may be more evenly distributed into the dielectric tube 230.
  • the high density microwave plasma apparatus according to the second embodiment of the present invention may further include an antenna rod 270. Since the arrangement and arrangement of the antenna rod 270 and the effect of the antenna rod 270 are further provided, the detailed description thereof will be omitted since it is the same as the high density microwave plasma apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the configuration of a high-density microwave plasma apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • the high-density microwave plasma apparatus includes a fluid transfer tube 310, a dielectric tube 330, and a pair of metal mesh networks 340.
  • the fluid transfer pipe 310 includes an annular space 312, and the output end of the magnetron 350 is coupled to the annular space 312.
  • electromagnetic waves are supplied from the magnetron 350 to the annular space 312, and the annular space 312 moves the introduced electromagnetic waves along the circumferential direction of the annular space 312.
  • This annular space 312 is used as an annular waveguide for guiding electromagnetic waves.
  • the annular waveguide is omitted, and the magnetron 350 is directly connected to the annular space 312 of the fluid transport tube 310 so that the annular space 312 is used as the annular waveguide. Except that it is configured to be the same as the high-density microwave plasma apparatus according to the second embodiment of the present invention, a more detailed description thereof will be omitted.
  • the high density microwave plasma apparatus according to the third embodiment of the present invention may further include an antenna rod 370. Since the arrangement and the structure of the antenna rod 370 and the effect of the antenna rod 370 are further provided, they are the same as those of the high-density microwave plasma apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the high density microwave plasma apparatus of the present invention may be applied to and used in semiconductor manufacturing equipment.
  • it may be used as a waste gas treatment apparatus for treating waste gas discharged from a process chamber after being used in an etching process or the like during a semiconductor manufacturing process.
  • FIG. 7 is a view for explaining a waste gas treatment apparatus using a high-density microwave plasma apparatus of the present invention.
  • the waste gas treatment apparatus using the high density microwave plasma apparatus of the present invention includes a process chamber 10, a waste gas discharge tube 20, a dry pump 30, a scrubber 40, and a microwave plasma apparatus 100. It may include.
  • the process chamber 10 may be a chamber in which process gas is injected to process a predetermined process using the process gas.
  • the process chamber 10 may be a chamber used in a semiconductor manufacturing process.
  • the process gas injected into the process chamber 10 is a perfluorinated compound (PFC) -based gas used for the etching process or the deposition process of the semiconductor wafer, and mainly CF 4 , C2F 6 , C3F 8 , CHF 3 , NF 3 , SF 6 and the like are used.
  • PFC perfluorinated compound
  • the waste gas discharge pipe 20 forms a path through which the waste gas after the process, for example, PFC s , moves in the process chamber 10, and discharges the waste gas toward the dry pump 30.
  • the dry pump 30 is connected to the end of the waste gas discharge pipe 20 to collect the waste gas discharged through the waste gas discharge pipe 20 to move the waste gas in the direction of the scrubber (40).
  • the scrubber 40 is connected to the dry pump 30 through a pipe and collects and processes impurity particles in the waste gas discharged from the dry pump 30.
  • the microwave plasma apparatus 100 is installed on the waste gas discharge pipe 20 to be located at the front end of the dry pump 30.
  • Microwave plasma apparatus 100 includes a waste gas discharge pipe 20, the waste gas outlet pipe (20) according to the dry pump 30, harmful components in the waste gas to be discharged to the direction on, for example, to remove the PFC s.
  • the microwave plasma apparatus 100 includes a fluid transfer tube, an annular waveguide, a dielectric tube, and a pair of metal mesh networks, and the waste gas discharge tube 20 and the fluid are disposed so that the fluid transfer tube is coaxially with the waste gas discharge tube 20. By connecting the pipe can be disposed on the path of the waste gas discharge pipe (20). Inside the microwave plasma apparatus 100, electromagnetic waves are introduced and an electromagnetic plasma is formed to form an electromagnetic wave and a plasma confinement cavity in which electromagnetic waves and plasma are confined.
  • the microwave plasma apparatus 100 may be formed of any one of the structures of the high density microwave plasma apparatus of the first to third embodiments described above, and the high density microwave plasma apparatus of the first to third embodiments is described in detail above. Since it has been described, a detailed description thereof will be omitted.
  • the waste gas containing the PFCs discharged from the process chamber 10 is discharged toward the dry pump 30 through the waste gas discharge pipe 20, and the dry pump 30 collects the waste gas toward the scrubber 40. Move it.
  • the waste gas passing through the waste gas discharge pipe 20 is introduced into the microwave plasma device 100 disposed at the front end of the dry pump 30 on the waste gas discharge pipe 20, and inside the microwave plasma device 100.
  • PFCs contained in the waste gas may be removed by reacting with the electromagnetic plasma while passing through the electromagnetic and plasma confinement cavity.
  • the waste gas from which the PFCs are removed is moved from the dry pump 30 to the scrubber 40 by the dry pump 30, and other impurities present in the waste gas are collected in the scrubber 40. And filtration is performed.
  • the microwave plasma apparatus 100 since the microwave plasma apparatus 100 is installed on the waste gas discharge pipe 20, the dry pump after the PFCs are removed from the waste gas before the waste gas is introduced into the dry pump 30. The waste gas is collected in 30.
  • the microwave plasma apparatus 100 is located at the front end of the dry pump 30, impurities are removed from the inner surface of the waste gas discharge pipe 20 when the PFCs-removed waste gas passes through the waste gas discharge pipe 20 at the front end of the dry pump 30.
  • impurity particles in the pipe may be introduced into the dry pump 30 to prevent a problem in which the dry pump 30 is broken.
  • the waste gas treatment apparatus using a high-density microwave plasma apparatus of the present invention further includes a gas supply pipe (50).
  • the gas supply pipe 50 is connected to the waste gas discharge pipe at a position in front of the microwave plasma apparatus 100 to supply oxygen and / or water vapor into the waste gas discharge pipe 20.
  • Oxygen and / or water vapor supplied into the waste gas discharge pipe 20 through the gas supply pipe 50 moves toward the microwave plasma apparatus 100 together with the waste gas passing along the longitudinal direction of the waste gas discharge pipe 20, and is supplied with oxygen. And / or water vapor may flow into the confinement cavity formed in the fluid transfer tube of the high density microwave plasma apparatus 100 to react with the electromagnetic waves confined in the confinement cavity to enable smooth plasma generation, and the decomposition effect of the waste gas may be increased.

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Abstract

고밀도 마이크로파 플라즈마 장치가 개시된다. 상기 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 유체이송관; 상기 유체이송관의 내부로 전자파를 공급하도록 상기 유체이송관과 전자파 커플링된 환형의 도파관; 상기 유체이송관의 종방향에 평행하도록 상기 유체이송관의 내부에 설치되고, 상기 환형의 도파관으로부터 전자파가 유입되는 유전체관; 및 상기 유체이송관 내에 전자파 및 플라즈마 가둠 캐비티를 형성하도록 상기 유전체관의 상단부 및 하단부에 배치된 한 쌍의 금속 메쉬망을 포함한다. 이러한 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 배관 내에서 PFCs의 제거 및 PFCs 이송 배관 내의 불순물을 제거한다.

Description

고밀도 마이크로파 플라즈마 장치
본 발명은 플라즈마 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 배관 내에서 이동하는 폐가스 내의 유해 성분을 효율적으로 제거할 수 있는 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 화학증착(CVD, Chemical Vapor Deposition) 공정, 에칭(ETCHING) 공정, 디퓨젼(DIFFUSION) 공정 등의 반도체 제조 공정 또는 액정 디스플레이 제조 공정에서는 모노실란(SiH4) 가스, 암모니아(NH3) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 삼불화질소(NF3) 가스, 사불화탄소(CF4) 가스, 육불화에탄(C2F6) 가스, 불소(F2) 가스 등이 사용된다.
이러한 PFC 계열 가스들은 지구 온난화를 초래하는 주요 원인으로 작용하므로 PFCs 가스의 처리를 위해 반도체 제조 설비의 공정 챔버로부터 배출되는 폐가스를 배관을 통해 드라이 펌프로 펌핑한 후 플라즈마 스크러버로 이송하여 처리하고 있고, 플라즈마 스크러버에서는 PFCs 가스를 상압의 열플라즈마에 의해 열분해 하는 방식으로 PFCs 가스를 분해한다.
이와 같이 폐가스를 공정 챔버로부터 배출하여 처리하는 과정에서, 폐가스가 통과하는 배관 내에는 공정 부산물이 고착된다. 즉, 반도체 제조 공정 또는 액정 디스플레이 제조 공정에 이용되는 가스들은 전술한 공정 중에 서로 반응하여 이산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4), 염화암모늄(NH4Cl), 불화암모늄(NH4F), 규소불화암모늄((NH4)2SiF6) 등의 염을 부산물로서 발생한다. 이러한 공정 부산물은, 파우더 형태로서, 반도체 제조 장치 또는 액정 디스플레이 제조 장치의 공정 챔버에 연결된 진공 배관을 따라 배기되는 도중 진공 배관 내에 축적되어 고착된다.
이렇게 반도체 제조 장치 또는 액정 디스플레이 제조 장치의 진공 배관 내에 공정 부산물이 고착되면, 진공 배관이 막히게 되고, 배관 내에 고착된 부산물이 폐가스가 이동하면서 떨어져 나가서 드라이 펌프 내로 유입되며, 이에 의해 폐가스를 포집하도록 펌핑 동작하는 드라이 펌프의 고장을 야기하여 드라이 펌프의 잦은 고장으로 인해 드라이 펌프의 주기와 수명이 단축되는 문제점이 있다.
본 발명은 폐가스가 이동하는 배관 내에서 PFCs의 제거 및 PFCs 이송 배관 내의 불순물을 제거하는 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 유체이송관; 상기 유체이송관의 내부로 전자파를 공급하도록 상기 유체이송관과 전자파 커플링된 환형의 도파관; 상기 유체이송관의 종방향에 평행하도록 상기 유체이송관의 내부에 설치되고, 상기 환형의 도파관으로부터 전자파가 유입되는 유전체관; 및 상기 유체이송관 내에 전자파 및 플라즈마 가둠 캐비티를 형성하도록 상기 유전체관의 상단부 및 하단부에 배치된 한 쌍의 금속 메쉬망을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 환형 도파관은 환형의 내측 원의 표면이 상기 유전체가 위치한 유체이송관의 일부 영역의 외면을 감싸도록 상기 유전체관과 결합되어 있고, 상기 환형 도파관은 상기 환형의 내측 원의 표면에 형성된 적어도 하나의 전자파방사슬롯을 포함하고, 상기 유체이송관은 상기 환형의 내측 원의 표면이 감싸고 있는 영역에 형성되어 상기 전자파방사슬롯과 대응되는 적어도 하나의 전자파유입슬롯을 포함할 수 있다.
상기 유전체관은 외면이 상기 유체이송관의 내면에 밀착되어 상기 전자파유입슬롯을 덮는다.
다른 실시예로서, 상기 유체이송관은 단부의 직경보다 큰 직경을 갖도록 상기 유체이송관의 일부 영역에 형성된 환형공간을 포함하고, 상기 유전체관은 상기 유전체관의 외면 및 상기 환형공간의 내면이 일정 거리 이격되도록 상기 환형공간 내에 위치하여 상기 환형공간이 상기 유전체를 에워싸도록 배치되어 있고, 상기 환형 도파관은 축방향에 수직한 면이 상기 환형공간에 대응되도록 상기 환형공간의 상측 또는 하측에 접하여 있고, 상기 환형 도파관의 상기 환형공간과 접하여 있는 면은 적어도 하나의 전자파방사슬롯을 포함할 수 있다.
이때, 상기 유전체관은 상기 유전체관의 단부와 유사한 직경을 갖도록 형성되어 있고 상기 환형공간 및 상기 유전체관의 단부측의 내부가 서로 독립되도록 상기 환형공간 내에 배치된다.
또 다른 실시예로서, 상기 환형 도파관은 상기 유체이송관은 단부의 직경보다 큰 직경을 갖도록 상기 유체이송관의 일부 영역에 형성된 환형공간으로 구성되고, 상기 유전체관은 상기 유전체관의 외면 및 상기 환형공간의 내면이 일정 거리 이격되도록 상기 환형공간 내에 위치하여 상기 환형공간이 상기 유전체를 에워싸도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 유전체관은 상기 유전체관의 단부와 유사한 직경을 갖도록 형성되어 있고 상기 환형공간 및 상기 유전체관의 단부측의 내부가 서로 독립되도록 상기 환형공간 내에 배치된다.
한편, 상기 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치들은, 상기 유전체관의 내부의 중심부에서 상기 유전체의 종방향에 평행하게 설치된 안테나로드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치를 이용한 폐가스 처리장치는 공정가스를 주입하여 공정가스를 이용한 소정의 공정이 진행되는 공정 챔버; 상기 공정 챔버로부터 공정 후의 폐가스를 배출하는 폐가스배출관; 상기 폐가스배출관의 종단부에 연결되어 상기 폐가스배출관을 통해 배출되는 폐가스를 포집하는 드라이 펌프; 상기 드라이 펌프에 배관을 통해 연결되어 상기 드라이 펌프로부터 배출되는 폐가스 내의 불순물 입자를 포집하여 처리하는 스크러버; 및 상기 드라이 펌프의 앞단에 위치하도록 상기 폐가스배출관 상에 설치되어 상기 폐가스배출관 내부를 통과하는 폐가스 내의 유해성분을 제거하는 마이크로파 플라즈마 장치를 포함하고, 상기 마이크로파 플라즈마 장치는, 유체이송관; 상기 유체이송관의 내부로 전자파를 공급하도록 상기 유체이송관과 전자파 커플링된 환형의 도파관; 상기 유체이송관의 종방향에 평행하도록 상기 유체이송관의 내부에 설치되고,상기 환형의 도파관으로부터 전자파가 유입되는 유전체관; 및 상기 유체이송관 내에 전자파 및 플라즈마 가둠 캐비티를 형성하도록 상기 유전체관의 상단부 및 하단부에 배치된 한 쌍의 금속 메쉬망을 포함한다.
한편 이러한 폐가스 처리장치는, 상기 마이크로파 플라즈마 장치의 앞단의 위치에서 상기 폐가스배출관에 연결되어 상기 폐가스배출관 내부로 산소 및/또는 수증기를 공급하는 기체공급관을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치에 의하면, 폐가스가 이동하는 유체이송관의 내부로 전자파 및 플라즈마를 가두는 가둠 캐비티를 형성할 수 있는 이점이 있고, 이러한 이점에 의해 가둠 캐비티 내부에 전자파 및 플라즈마가 집중되어 유체이송관의 내부 공간에 고밀도의 전자파 플라즈마가 생성될 수 있고, 더 나아가 유체이송관의 종방향을 따라 이동하는 폐가스가 고밀도의 전자파 플라즈마 공간을 지나면서 폐가스 내에 포함된 유해성분이 효율적으로 제거될 수 있는 이점이 있다.
또한, 유체이송관의 내부로 전자파를 공급하도록 전자파 커플링된 환형 도파관에 의해 전자파는 유체이송관의 원주 방향 전체에 고르게 전자파가 유입될 수 있고, 이에 따라 유체이송관의 내부 면적 전체에 고르게 플라즈마를 분포할 수 있는 대면적의 플라즈마를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치를 폐가스 처리장치의 배관 상에 설치하면 폐가스가 고밀도 마이크로파 플라즈마 공간을 지나면서 PFCs 가 제거되므로 배관 내에서 PFCs의 제거 및 PFCs 이송 배관 내의 불순물을 제거할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 7은 본 발명의 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치를 이용한 폐가스 처리장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 마이크로파플라즈마 장치에 대해 상세히 설명한다. 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 내부에서 유체가 이송하는 유체이송관의 내부에 전자파 및 플라즈마를 가둘 수 있는 캐비티(cavity)를 형성하도록 구성된다. 유체이송관의 내부를 지나는 유체, 즉 폐가스가 상기 캐비티 내측으로 유입되고, 캐비티 내측으로 유입된 폐가스는 캐비티 내에 가두어진 플라즈마를 통해 정화된 후 정화된 폐가스가 캐비티의 내측을 벗어나서 유체이송관을 따라 계속 이동하도록 한다. 이하에서는 이러한 본 발명에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
제1 실시예
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는, 유체이송관(110), 환형 도파관(120), 유전체관(130) 및 한 쌍의 금속 메쉬망(140)을 포함한다.
유체이송관(110)은 유체, 즉 마이크로파 플라즈마를 통한 정화가 요구되는 유체가 이송되는 관이다. 상기 유체는 폐가스일 수 있다. 예를 들면, PFCs 가스일 수 있다. 일 예로, 유체이송관(110)은 원통 형상일 수 있다.
환형 도파관(120)은 유체이송관(110)의 내부로 전자파를 공급한다. 이를 위해, 환형 도파관(120)은 유체이송관(110)과 전자파 커플링된다. 환형 도파관(120)은 유체이송관(110)의 길이보다 작은 길이로 형성되어 유체이송관(110)과 결합하는 환형의 도파관이다. 여기서, 전자파 커플링이란, 환형 도파관(120)을 통해 유체이송관(110)의 내부로 전자파를 공급하도록 유체이송관(110)과 연결되는 것을 의미한다.
환형 도파관(120)의 전자파 커플링을 위해, 환형 도파관(120)은 환형의 내측 원의 표면이 유체이송관(110)의 외면을 감싸도록 유체이송관(110)과 결합되고, 유체이송관(110)을 감싸고 있는 환형의 내측 원의 표면에는 전자파방사슬롯(121)이 형성되고, 유체이송관(110)에서 환형 도파관(120)이 감싸고 있는 부분에는 전자파방사슬롯(121)과 대응되는 전자파유입슬롯(111)이 형성되며, 환형 도파관(120)에는 마그네트론(150)의 출력단이 결합될 수 있다.
전자파방사슬롯(121) 및 전자파유입슬롯(111)의 형태에는 특별한 제한은 없으며, 일 예로, 전자파방사슬롯(121) 및 전자파유입슬롯(111)은 유체이송관(110)의 종방향에 평행하게 형성된 직사각형 형상일 수 있고 이러한 경우 직사각형 형상 슬롯은 유체이송관(110)의 원주 방향을 따라 다수 배열될 수 있다. 다른 예로, 전자파방사슬롯(121)은 환형 도파관(120)의 환형의 내측 원 및 유체이송관(110)의 원주 방향을 따라 형성된 환형의 슬롯일 수 있다. 이러한 전자파방사슬롯(121) 및 전자파유입슬롯(111)에 의해 환형 도파관(120) 내에서 가이드되는 전자파는 유체이송관(110)의 내부로 유입된다.
유전체관(130) 및 한 쌍의 금속 메쉬망(140)은 유체이송관(110)의 내부로 유입된 전자파 및 전자파에 의해 발생되는 플라즈마를 가두는 가둠 캐비티(cavity : 160)를 형성한다.
유전체관(130)은 유체이송관(110)의 내부에 설치된다. 이때, 유체이송관(110)은 환형 도파관(120)으로부터 공급되는 전자파는 유체이송관(110)의 내부로 유입되게 하고 유체이송관(110)의 내부를 지나는 유체, 즉 폐가스는 환형 도파관(120) 방향으로 유출되지 않도록 한다. 이를 위해, 유전체관(130)은 상기 전자파유입슬롯(111)이 형성된 부분에 위치하고, 이때 유전체관(130)의 외면은 유체이송관(110)의 내면에 밀착된 상태로 배치되어 유체이송관(110)의 외면이 전자파유입슬롯(111)을 덮어서 전자파유입슬롯(111) 및 유체이송관(110)의 내부 간의 유체 이동을 차단한다. 유전체관(130)은 유체이송관(110)의 길이보다 짧고 환형 도파관(120)의 길이보다 긴 길이로 형성될 수 있고, 유전체관(130)의 재질에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 석영관일 수 있다.
한 쌍의 금속 메쉬망(140)은 유전체관(130)의 내부로 유입된 전자파가 유체이송관(110)의 종방향을 따라 이동하여 유실되지 않도록 하여 유전체관(130)과 함께 유체이송관(110)의 내부에 전자파 및 플라즈마 가둠 캐비티(160)가 형성되도록 한다. 이를 위해, 한 쌍의 금속 메쉬망(140) 중 어느 하나는 유전체관(130)의 상단부에 배치하고, 나머지 하나는 유전체관(130)의 하단부에 배치한다.
한 쌍의 금속 메쉬망(140)이 이와 같이 배치된 경우, 한 쌍의 금속 메쉬망(140)은 금속 재질이므로 전자파가 금속을 통해 에너지를 전달하지 않는 특성에 의해, 유전체관(130)의 내부로 유입된 전자파가 한 쌍의 금속 메쉬망(140)에 닿으면 완전히 반사되어 유전체관(130)의 외부로 전달되지 않는다.
한편 한 쌍의 금속 메쉬망(140)은 메쉬 형태이므로 유전체관(130)의 내부를 지나는 유체는 금속 메쉬망(140)을 통과하여 유전체관(130)의 내부를 지나 계속하여 이동할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치를 통해 폐가스가 처리되는 과정을 설명한다.
마그네트론(150)으로부터 전자파가 환형 도파관(120)의 내부로 도입되면, 환형 도파관(120)은 전자파를 가이드한다. 즉, 환형 도파관(120)은 환형의 형상을 이루고 있으므로 전자파는 환형의 공간을 따라 환형으로 이동하게 되고, 환형 도파관(120) 및 유체이송관(110)의 원주 방향을 따라 형성된 전자파방사슬롯(121) 및 전자파유입슬롯(111)을 통해 전자파는 유전체관(130)의 원주 방향을 따라 유전체관(130)의 내부로 고르게 유입될 수 있다.
유전체관(130)의 내부로 유입된 전자파는 유전체관(130)의 종방향을 따라 이동하면서 내부 전체에 분포하게 되며, 이때 전자파는 유전체관(130)의 상단부 및 하단부 각각에 위치한 금속 메쉬망(140)과 닿으면 금속 메쉬망(140)으로부터 유전체관(130)의 내부 방향으로 반사되며, 이에 의해 유전체관(130) 내부에 분포하는 전자파는 유전체관(130)의 외부로 이동하여 유실되지 않고 유전체관(130)의 내부, 즉 유전체관(130) 및 한 쌍의 금속 메쉬망(140)이 형성하는 캐비티(160) 내에 가두어진다.
이와 같이 유전체관(130) 내에 전자파가 가두어진 상태에서 유체이송관(110)의 종방향을 따라 유체이송관(110)의 내부를 지나는 폐가스는 유전체관(130)의 상단부에 위치한 금속 메쉬망(140)을 통해 유전체관(130)의 내부로 유입되며, 유전체관(130) 내의 전자파는 폐가스와 함께 유전체관(130) 내로 유입된 전자파와 반응하는 반응가스와 반응하여 유전체관(130)의 내부에 플라즈마를 생성하며, 유전체관(130)의 내부로 유입된 폐가스는 유전체관(130) 내부에 생성된 플라즈마와 반응하여 폐가스 내의 유해성분이 제거된다.
유해성분이 제거된 폐가스는 유전체관(130)의 하단부에 위치한 금속 메쉬망(140)을 통과하여 유체이송관(110)의 종방향을 따라 계속 이동하여, 유체이송관(110)의 종단과 연결된 폐가스를 포집하여 처리하는 장치에 포집될 수 있다.
이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 처리장치는 유전체관(130) 및 한 쌍의 금속 메쉬망(140)을 통해 유체이송관(110)의 내부로 전자파 및 플라즈마를 가두는 가둠 캐비티(160)를 형성할 수 있는 이점이 있다. 이러한 이점에 의해 가둠 캐비티(160) 내부에 전자파 및 플라즈마가 집중되어 유체이송관(110)의 내부 공간에 고밀도의 전자파 플라즈마가 생성될 수 있고, 더 나아가 유체이송관(110)의 종방향을 따라 이동하는 폐가스가 고밀도의 전자파 플라즈마 공간을 지나면서 폐가스 내에 포함된 유해성분이 효율적으로 제거될 수 있는 이점이 있다.
또한, 유체이송관(110)의 내부로 전자파를 공급하도록 전자파 커플링된 환형 도파관(120)에 의해 전자파는 유체이송관(110)의 원주 방향 전체에 고르게 전자파가 유입될 수 있고, 이에 따라 유체이송관(110)의 내부 면적 전체에 고르게 플라즈마를 분포할 수 있는 대면적의 플라즈마를 생성할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 안테나로드(170)를 더 포함할 수 있다.
안테나로드(170)는 기둥 형상이고, 유전체관(130)의 내부의 중심부에서 유전체관(130)의 종방향에 평행하게 설치된다. 이때, 안테나로드(170)의 상단부는 유전체관(130)의 상단부에 위치한 금속 메쉬망(140)의 안쪽면에 고정되고 안테나로드(170)의 하단부는 유전체관(130)의 하단부에 위치한 금속 메쉬망(140)의 안쪽면에 고정될 수 있다. 일 예로, 안테나로드(170)는 원기둥 형상일 수 있다.
이러한 안테나로드(170)가 유전체관(130)의 내부에 설치되는 경우, 유전체관(130)의 내부로 유입된 전자파는 안테나로드(170)에 의해 유전체관(130)의 중심부까지 고르게 분포할 수 있으며, 이에 따라 안테나로드(170)가 위치한 유전체관(130)의 내부의 중심부로부터 유전체관(130)의 중심부와 먼 유전체관(130)의 내면까지 유전체관(130) 전체에 더욱 고밀도의 플라즈마가 생성될 수 있다.
제2 실시예
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 유체이송관(210), 환형 도파관(220), 유전체관(230) 및 한 쌍의 금속 메쉬망(240)을 포함한다.
유체이송관(210)은 유체이송관(210)의 원주 방향을 따라 전자파를 가이드하기 위한환형공간(212a)을 포함한다. 일 예로, 유체이송관(210)은 유체가 유입되는 입구부(211) 및 상기 입구부(211)의 후방 또는 아래에 위치하여 상기 환형공간(212a)을 형성하기 위한 확관부(212)를 포함할 수 있다. 확관부(212)의 내경은 입구부(211)의 내경보다 크게 형성되며, 따라서 환형공간(212a)은 입구부(211)의 내부공간보다 크게 형성된다. 이러한 유체이송관(210)은 환형공간(212a)을 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치의 유체이송관(110)과 동일하므로 더 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
환형 도파관(220)은 유체이송관(210)의 내부로 전자파를 공급한다. 이를 위해, 환형 도파관(220)은 유체이송관(210)과 전자파 커플링된다. 환형 도파관(220)은 유체이송관(210)의 길이보다 작은 길이로 형성되어 유체이송관(210)과 결합하는 환형의 도파관이다.
환형 도파관(220)의 전자파 커플링을 위해, 환형 도파관(220)의 축방향에 수직한 상면부 또는 하면부는 유체이송관(210)의 환형공간(212a)에 대응하도록 유체이송관(210)과 결합될 수 있다. 예를 들면, 환형 도파관(220)의 상면부가 유체이송관(210)의 환형공간(212a)에 대응하도록 유체이송관(210)의 입구부(211)의 반대측에서 유체이송관(210)과 결합될 수 있다. 이러한 경우, 환형 도파관(220)의 상면부에는 환형공간(212a)과 소통하는 전자파방사슬롯(221)이 형성될 수 있고, 환형 도파관(220)에는 마그네트론(250)의 출력단이 결합될 수 있다.
전자파방사슬롯(221)의 형태에는 특별한 제한은 없으며, 일 예로, 전자파방사슬롯(221)은 유체이송관(210)의 종방향에 수직하게 형성된 직사각형 형상일 수 있고 이러한 경우 직사각형 형상 슬롯은 환형 도파관(220)의 원주 방향을 따라 다수 배열될 수 있다. 다른 예로, 전자파방사슬롯(221)은 환형 도파관(220) 및 환형공간(212a)의 원주 방향을 따라 형성된 환형의 슬롯일 수 있다. 이러한 전자파방사슬롯(221)에 의해 환형 도파관(220) 내에서 가이드되는 전자파는 유체이송관(210)의 환형공간(212a) 내부로 유입된다.
유전체관(230) 및 한 쌍의 금속 메쉬망(240)은 유체이송관(210)의 내부로 유입된 전자파 및 전자파에 의해 발생되는 플라즈마를 가두는 가둠 캐비티(260)를 형성한다.
유전체관(230)은 유체이송관(210)의 내부에 설치된다. 이때, 유체이송관(210)은 환형공간(212a)의 내측에 위치하여 유체이송관(210)의 환형공간(212a)과 입구부(211)의 내부공간이 서로에 대해 독립되도록 한다. 즉, 환형공간(212a)과 입구부(211)의 내부공간이 서로 소통되지 않도록 한다. 이때, 환형공간(212a)은 유전체관(230)을 에워싸는 형태가 된다. 일 예로, 유전체관(230)은 직경이 유체이송관(210)의 입구부(211)의 직경과 동일한 직경을 갖도록 형성되어 유체이송관(210)의 내부에서 입구부(211)의 아래로 연결될 수 있다. 이러한 경우, 환형 도파관(220)의 환형의 내측 원의 내경은 유전체관(230)의 내경과 동일한 크기일 수 있다. 유전체관(230)은 유체이송관(210)의 길이보다 짧고 환형 도파관(220)의 길이보다 긴 길이로 형성될 수 있고, 유전체관(230)의 재질에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 석영관일 수 있다.
한 쌍의 금속 메쉬망(240)은 유전체관(230)의 내부로 유입된 전자파가 유체이송관(210)의 종방향을 따라 이동하여 유실되지 않도록 하여 유전체관(230)과 함께 유체이송관(210)의 내부에 전자파 및 플라즈마 가둠 캐비티(260)가 형성되도록 한다. 이를 위해, 한 쌍의 금속 메쉬망(240) 중 어느 하나는 유전체관(230)의 상단부에 배치하고, 나머지 하나는 유전체관(230)의 하단부에 배치한다. 이러한 한 쌍의 금속 메쉬망(240)은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치의 한 쌍의 금속 메쉬망(140)과 동일하므로 더 구체적인 설명은 생략한다.
*이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 마그네트론(250)으로부터 전자파가 환형 도파관(220)의 내부로 도입되면, 환형 도파관(220) 및 유체이송관(210)의 환형공간(212a)을 통해 유체이송관(210)의 내부로 전자파가 공급된다.
즉, 환형 도파관(220)은 환형의 형상을 이루고 있으므로 전자파는 환형의 공간을 따라 환형으로 이동하게 되고, 환형 도파관(220)의 원주 방향을 따라 형성된 전자파방사슬롯(221)을 통해 전자파는 유체이송관(210)의 환형공간(212a)의 내부로 유입되고, 환형공간(212a) 내에서 전자파는 환형공간(212a)의 원주방향을 따라 이동하여 환형공간(212a) 내에 고르게 분포하며, 환형공간(212a) 내에서 다시 유전체관(230)의 내부로 전자파가 유입된다. 이때, 환형공간(212a) 내에 전자파가 고르게 분포되어 있으므로 전자파는 유전체관(230)의 원주 방향 전체에 고르게 유입된다.
이와 같이 유전체관(230)의 내부로 전자파가 유입된 이후에 유체이송관(210) 내부에 전자파 플라즈마가 생성되는 과정 및 폐가스가 유체이송관(210)의 입구부(211)로 유입되어 유체이송관(210) 내에 형성된 전자파 플라즈마에 의해 유해성분이 제거되는 과정은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 환형 도파관(220)을 통해 전자파가 유체이송관(210) 내부의 환형공간(212a)으로 유입되어 환형공간(212a) 내에 전자파가 고르게 분포하면서 유전체관(230)의 내부로 유입되므로 유전체관(230)의 내부로 전자파가 더욱 고르게 분포할 수 있는 추가적인 장점이 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 안테나로드(270)를 더 포함할 수 있다. 안테나로드(270)의 배치 구조 및 안테나로드(270)가 더 구비됨에 따른 작용 및 효과는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
제3 실시예
도 5 및 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 유체이송관(310), 유전체관(330) 및 한 쌍의 금속 메쉬망(340)을 포함한다.
유체이송관(310)은 환형공간(312)을 포함하며, 환형공간(312)에는 마그네트론(350)의 출력단이 결합된다. 이러한 경우, 환형공간(312)에는 마그네트론(350)으로부터 전자파가 공급되며, 이때 환형공간(312)은 유입된 전자파를 환형공간(312)의 원주 방향을 따라 이동시킨다. 이러한 환형공간(312)은 전자파를 가이드하는 환형의 도파관으로서 이용된다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 환형 도파관이 생략되고, 유체이송관(310)의 환형공간(312)에 마그네트론(350)이 직접 연결되어 환형공간(312)이 환형 도파관으로서 이용되도록 구성되는 것을 제외하고는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치와 동일하므로 더 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 안테나로드(370)를 더 포함할 수 있다. 안테나로드(370)의 배치 구조 및 안테나로드(370)가 더 구비됨에 따른 작용 및 효과는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 설명된 각 실시예들에 따른 본 발명의 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 반도체 제조 장비에 적용되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 반도체 제조 과정 중 식각 공정 등에 사용된 후 공정 챔버로부터 배출되는 폐가스를 처리하기 위한 폐가스 처리장치로서 이용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치를 이용한 폐가스 처리장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치를 이용한 폐가스 처리장치는, 공정 챔버(10), 폐가스배출관(20), 드라이 펌프(30), 스크러버(40) 및 마이크로파 플라즈마 장치(100)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(10)는 공정가스를 주입하여 공정가스를 이용한 소정의 공정이 진행되는 챔버일 수 있다. 일 예로, 공정 챔버(10)는 반도체 제조 공정에 사용되는 챔버일 수 있다. 이러한 경우, 공정 챔버(10)로 주입되는 공정가스는 반도체 웨이퍼의 식각공정 또는 증착공정에 이용되는 과불화 화합물(PFC) 계열의 가스로서, 주로 CF4, C2F6, C3F8, CHF3, NF3, SF6 등이 사용된다. 이러한 PFC 계열 가스들은 그 특유의 결합성 때문에 대기 중으로 방출되면 거의 분해가 되지 않고 그대로 존재하게 되므로 환경오염, 특히 지구온난화를 초래하는 원인으로 작용하게 되므로 상기 폐가스배출관(20), 드라이 펌프(30), 스크러버(40) 및 마이크로파 플라즈마 장치(100)로 처리한다.
폐가스배출관(20)은 공정 챔버(10) 내에서 공정 후의 폐가스, 예를 들면, PFCs 를 포함하는 폐가스가 이동하는 경로를 형성하며, 폐가스를 드라이 펌프(30) 방향으로 배출한다.
드라이 펌프(30)는 폐가스배출관(20)의 종단부에 연결되어 폐가스배출관(20)을 통해 배출되는 폐가스를 포집하여 폐가스를 스크러버(40) 방향으로 이동시킨다.
스크러버(40)는 드라이 펌프(30)에 배관을 통해 연결되어 드라이 펌프(30)로부터 배출되는 폐가스 내의 불순물 입자를 포집하여 처리한다.
마이크로파 플라즈마 장치(100)는 드라이 펌프(30)의 앞단에 위치하도록 폐가스배출관(20) 상에 설치된다. 마이크로파 플라즈마 장치(100)는 폐가스배출관(20) 상에서 폐가스배출관(20)을 따라 드라이 펌프(30) 방향으로 배출되는 폐가스 내의 유해성분, 예를 들면, PFCs를 제거한다. 이를 위해, 마이크로파 플라즈마 장치(100)는 유체이송관, 환형 도파관, 유전체관 및 한 쌍의 금속 메쉬망을 포함하며, 유체이송관이 폐가스배출관(20)과 동축 상에 위치하도록 폐가스배출관(20) 및 유체이송관이 연결되는 것에 의해 폐가스배출관(20)의 경로 상에 배치될 수 있다. 마이크로파 플라즈마 장치(100)의 내부에는 전자파가 유입되고 전자파 플라즈마가 형성되어 전자파 및 플라즈마가 가두어지는 전자파 및 플라즈마 가둠 캐비티가 형성된다.
이러한 마이크로파 플라즈마 장치(100)는 앞서 구체적으로 설명된 제1 내지 제3 실시예의 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치의 구조 중 어느 하나의 구조로 이루어질 수 있고, 제1 내지 제3 실시예의 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치는 앞서 상세히 설명하였으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 이러한 본 발명의 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치를 이용한 폐가스 처리장치를 통해 폐가스가 처리되는 과정을 설명한다.
먼저, 공정 챔버(10)로부터 배출되는 PFCs를 포함하고 있는 폐가스는 폐가스배출관(20)을 통해 드라이 펌프(30) 방향으로 배출되고, 드라이 펌프(30)는 폐가스를 포집하여 스크러버(40) 방향으로 이동시킨다.
이 과정에서 폐가스배출관(20) 내부를 지나는 폐가스는 폐가스배출관(20) 상에서 드라이 펌프(30)의 앞단에 배치되어 있는 마이크로파 플라즈마 장치(100)의 내부로 유입되며, 마이크로파 플라즈마 장치(100) 내부에서 전자파 및 플라즈마 가둠 캐비티 내를 통과하면서 전자파 플라즈마와 반응하여 폐가스 내에 포함된 PFCs가 제거될 수 있다.
마이크로파 플라즈마 장치(100)를 통과한 후 PFCs가 제거된 폐가스는 드라이 펌프(30)에 의해 드라이 펌프(30)로부터 스크러버(40) 방향으로 이동하여 폐가스 내에 존재하는 다른 불순물들이 스크러버(40) 내에 포집되어 여과 처리된다.
본 발명의 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치를 이용한 폐가스 처리장치는 폐가스배출관(20) 상에 마이크로파 플라즈마 장치(100)가 설치되므로 폐가스가 드라이 펌프(30) 내로 유입되기 전에 폐가스 내에서 PFCs가 제거된 후 드라이 펌프(30) 내로 폐가스의 포집이 이루어진다.
또한, 마이크로파 플라즈마 장치(100)는 드라이 펌프(30)의 앞단에 위치하고 있으므로 PFCs 제거된 폐가스가 드라이 펌프(30) 앞단에서 폐가스배출관(20)을 통과할 때 폐가스배출관(20)의 내면에 불순물이 쌓이지 않으며, 이에 따라 드라이 펌프(30) 내로 폐가스가 포집될 때 드라이 펌프(30) 내로 배관 내의 불순물 입자가 유입되어 드라이 펌프(30)의 고장이 발생하는 문제가 방지될 수 있다.
한편, 본 발명의 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치를 이용한 폐가스 처리장치는 기체공급관(50)을 더 포함한다.
기체공급관(50)은 마이크로파 플라즈마 장치(100)의 앞단의 위치에서 폐가스배출관에 연결되어 폐가스배출관(20) 내부로 산소 및/또는 수증기를 공급한다.
기체공급관(50)을 통해 폐가스배출관(20)의 내부로 공급된 산소 및/또는 수증기는 폐가스배출관(20) 종방향을 따라 지나는 폐가스와 함께 마이크로파 플라즈마 장치(100)를 향해 이동하여 공급되며, 산소 및/또는 수증기가 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치(100)의 유체이송관 내에 형성된 가둠 캐비티 내로 유입되어 가둠 캐비티 내에 가두어져 있는 전자파와 반응하여 원활한 플라즈마 생성이 가능하며, 폐가스의 분해 효과가 증대될 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 유체이송관;
    상기 유체이송관의 내부로 전자파를 공급하도록 상기 유체이송관과 전자파 커플링된 환형의 도파관;
    상기 유체이송관의 종방향에 평행하도록 상기 유체이송관의 내부에 설치되고, 상기 환형의 도파관으로부터 전자파가 유입되는 유전체관; 및
    상기 유체이송관 내에 전자파 및 플라즈마 가둠 캐비티를 형성하도록 상기 유전체관의 상단부 및 하단부에 배치된 한 쌍의 금속 메쉬망을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 마이크로파 플라즈마 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 환형 도파관은 환형의 내측 원의 표면이 상기 유전체가 위치한 유체이송관의 일부 영역의 외면을 감싸도록 상기 유전체관과 결합되어 있고,
    상기 환형 도파관은 상기 환형의 내측 원의 표면에 형성된 적어도 하나의 전자파방사슬롯을 포함하고,
    상기 유체이송관은 상기 환형의 내측 원의 표면이 감싸고 있는 영역에 형성되어 상기 전자파방사슬롯과 대응되는 적어도 하나의 전자파유입슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 마이크로파 플라즈마 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유전체관은 외면이 상기 유체이송관의 내면에 밀착되어 상기 전자파유입슬롯을 덮고 있는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 마이크로파 플라즈마 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유체이송관은 단부의 직경보다 큰 직경을 갖도록 상기 유체이송관의 일부 영역에 형성된 환형공간을 포함하고,
    상기 유전체관은 상기 유전체관의 외면 및 상기 환형공간의 내면이 일정 거리 이격되도록 상기 환형공간 내에 위치하여 상기 환형공간이 상기 유전체를 에워싸도록 배치되어 있고,
    상기 환형 도파관은 축방향에 수직한 면이 상기 환형공간에 대응되도록 상기 환형공간의 상측 또는 하측에 접하여 있고,
    상기 환형 도파관의 상기 환형공간과 접하여 있는 면은 적어도 하나의 전자파방사슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 마이크로파 플라즈마 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 환형 도파관은 상기 유체이송관은 단부의 직경보다 큰 직경을 갖도록 상기 유체이송관의 일부 영역에 형성된 환형공간으로 구성되고,
    상기 유전체관은 상기 유전체관의 외면 및 상기 환형공간의 내면이 일정 거리 이격되도록 상기 환형공간 내에 위치하여 상기 환형공간이 상기 유전체를 에워싸도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 마이크로파 플라즈마 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 유전체관은 상기 유전체관의 단부와 유사한 직경을 갖도록 형성되어 있고 상기 환형공간 및 상기 유전체관의 단부측의 내부가 서로 독립되도록 상기 환형공간 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 마이크로파 플라즈마 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 유전체관의 내부의 중심부에서 상기 유전체의 종방향에 평행하게 설치된 안테나로드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 마이크로파 플라즈마 장치.
  8. 공정가스를 주입하여 공정가스를 이용한 소정의 공정이 진행되는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버로부터 공정 후의 폐가스를 배출하는 폐가스배출관;
    상기 폐가스배출관의 종단부에 연결되어 상기 폐가스배출관을 통해 배출되는 폐가스를 포집하는 드라이 펌프;
    상기 드라이 펌프에 배관을 통해 연결되어 상기 드라이 펌프로부터 배출되는 폐가스 내의 불순물 입자를 포집하여 처리하는 스크러버; 및
    상기 드라이 펌프의 앞단에 위치하도록 상기 폐가스배출관 상에 설치되어 상기 폐가스배출관 내부를 통과하는 폐가스 내의 유해성분을 제거하는 마이크로파 플라즈마 장치를 포함하고,
    상기 마이크로파 플라즈마 장치는,
    유체이송관;
    상기 유체이송관의 내부로 전자파를 공급하도록 상기 유체이송관과 전자파 커플링된 환형의 도파관;
    상기 유체이송관의 종방향에 평행하도록 상기 유체이송관의 내부에 설치되고, 상기 환형의 도파관으로부터 전자파가 유입되는 유전체관; 및
    상기 유체이송관 내에 전자파 및 플라즈마 가둠 캐비티를 형성하도록 상기 유전체관의 상단부 및 하단부에 배치된 한 쌍의 금속 메쉬망을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 마이크로파 플라즈마 장치를 이용한 폐가스 처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폐가스 처리장치는,
    상기 마이크로파 플라즈마 장치의 앞단의 위치에서 상기 폐가스배출관에 연결되어 상기 폐가스배출관 내부로 산소 및/또는 수증기를 공급하는 기체공급관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    고밀도 마이크로파 플라즈마 장치를 이용한 폐가스 처리장치.
PCT/KR2016/015178 2015-12-23 2016-12-23 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치 WO2017111535A1 (ko)

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