KR101655900B1 - 진공펌프와 배기부 세정 및 pfc 제거를 위한 융합형 플라즈마 정화장치 - Google Patents

진공펌프와 배기부 세정 및 pfc 제거를 위한 융합형 플라즈마 정화장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101655900B1
KR101655900B1 KR1020150022462A KR20150022462A KR101655900B1 KR 101655900 B1 KR101655900 B1 KR 101655900B1 KR 1020150022462 A KR1020150022462 A KR 1020150022462A KR 20150022462 A KR20150022462 A KR 20150022462A KR 101655900 B1 KR101655900 B1 KR 101655900B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reactor
plasma
core assembly
ferrite core
microwave
Prior art date
Application number
KR1020150022462A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160100022A (ko
Inventor
홍진
권기청
장덕현
서정혁
신점철
최종용
김철식
Original Assignee
주식회사 테라텍
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 주식회사 테라텍 filed Critical 주식회사 테라텍
Priority to KR1020150022462A priority Critical patent/KR101655900B1/ko
Publication of KR20160100022A publication Critical patent/KR20160100022A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101655900B1 publication Critical patent/KR101655900B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02046—Dry cleaning only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • 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
    • H01L21/67—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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

융합형 플라즈마 정화장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예는, 반도체 반응로(챔버)와 진공펌프의 중간에 형성되며 트랜스포머 결합 플라즈마(Transformer Coupled Plasma, TCP)를 형성하는 리액터; 리액터의 외부에 장착되는 페라이트 코어 어셈블리; 페라이트 코어 어셈블리에는 감겨져 전력을 인가하는 전력선 및 파워제네레이터; 리액터의 외부에 형성되며 페라이트 코어 어셈블리의 위치와 겹치지 않도록 장착되는 초고주파 장치;를 포함하여 구성되는 것이며, 반도체 반응로 챔버에서 가스가 유입이 되면 초고주파를 이용하여 리액터 내부에 초기 플라즈마를 방전시키며 동시에 페라이트 코어 어셈블리에도 파워를 인가하여 TCP 플라즈마를 방전시키도록 한다.

Description

진공펌프와 배기부 세정 및 PFC 제거를 위한 융합형 플라즈마 정화장치 {The Convergence Plasma Cleaning Appratus for the Vacuum Pump , Vacuum Line and PFC gases decomposition}
본 발명은 반도체산업에 있어서 반도체를 제조하는 장치에서 배출되는 유해가스의 제거 또는 각 장치의 배기부와 배기펌프에 쌓이는 부산물 제거를 위한 융합형 플라즈마 장치에 관한 것이다.
오늘날 반도체 소자를 제조하는 공정은 크게 패턴 형성을 위한 노광 및 현상공정(Lithography), 얇은 막을 쌓는 증착공정(Deposition), 쌓은 막을 패턴대로 식각하는 에칭공정의 3가지로 분류된다.
이중 증착공정과 에칭공정은 많은 유해가스를 사용하며 또한 많은 부산물이 발생한다.
증착공정은 주로 실리콘옥사이드(SiO2), 실리콘나이트라이드(Si3N4) 등의 절연막과 금속(Metal)배선 공정에 해당한다. 절연막에 있어서는 실란(SiH4)을 비롯한 실리콘계 가스들 및 암모니아(NH3) 등을 사용하게 되며, 증착되는 막은 반도체 웨이퍼만이 아니라 반응챔버나 진공배관, 진공펌프등에 쌓이게 된다.
이러한 부산물이 쌓이면 진공압력의 변화, 주기적인 교체와 세정을 위하여 반응로를 공기중에서 청소하거나 배관을 분해하게 된다. 또한 이러한 부산물등은 대부분 인체에 해로운 물질들이다.
이 부산물들은 진공펌프내에도 쌓이게 되어 펌프의 성능을 저하시키는 원인이 되기도 한다.
에칭공정에서는 증착된 막을 식각하게 되는데, 이 때 사용되는 가스는 주로, NF3, CF4, SF6,C3F8, CHF3, C2F6, F2, HF 등의 불소계 가스(fluorine gas)들과, 금속막과 실리콘을 에칭하는데 사용되는 Cl2, HCl, BCl3, CHCl3 등의 염소계 가스(chlorine gas)들이다.
이 가스들은 매우 독성과 부식성이 강하여 웨이퍼 반응로에서 완전 분해되지 않으며, 현재 제조공장에서 사용하고 있는 스크러버에서도 완전한 분해에는 어려움이 있는 실정이다.
상기와 같은 이유로, 진공펌프와 웨이퍼반응로 사이에 위치하여 독성가스나 부산물등을 분해하거나 스크러버에서 처리가 용이한 형태로 전환시키는 방법이 모색되고 있으며, 또한 시도되고 있기도 있다.
기존에는 축전결합형 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma)나 유도결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma) 또는 초고주파(Microwave)를 이용한 대기압 플라즈마 방식이 시도되고 있다.
유도결합형(ICP)나 축전결합형 (CCP) 플라즈마의 경우는 전력을 방사하는 전극이 진공공간과 분리되어야 한다. 절연체 또는 유전체(쿼츠, 세라믹등)로 분해하고자 하는 가스의 유로인 진공공간을 분리해서 전력을 인가한다. 때문에, 진공과 대기압공간의 밀폐구조가 필요한데, 상기 물질들은 충격에 매우 취약하기 때문에 진동이 계속적으로 발생하는 펌프와 결합시키기 위하여 세심한 설계와 취급주의가 수반되며 이에 따른 비용의 증가가 매우 크다.
초고주파는 높은 주파수로 인해 전자기파의 파장이 10cm 내외로써 매우 짧기 때문에 플라즈마의 발생 공간이 매우 작다. 따라서, 대기압상태의 토치형태로 주로 사용되며, 진공에 사용하더라도 작은 공간에서 사용해야 하는 단점이 있다.
축전결합형 플라즈마(CCP)는 이온의 밀도가 ~1010 개/cm3, 유도결합형 플라즈마(ICP)는 ~1011~1012 개/ ㎤으로서 실제로 반응부산물을 대량으로 처리하기에는 부족하다. 따라서, 더 높은 플라즈마 밀도가 필요하다.
상기의 플라즈마보다 더 높은 플라즈마 밀도를 발생시키는 소스로는, 페라이트 코어 어셈블리를 이용한 플라즈마가 있는데 방전공간을 폐루프형상으로 구현할 경우에는 이온의 밀도가 ~1013개/㎤ 정도로 매우 높은 것으로 알려져 있다.
또한, 이 방식은 수십 mTorr의 압력부터 수 Torr의 압력까지 넓은 범위에서 플라즈마를 유지할 수 있다. 이러한 이유로 반도체 증착 반응로의 주기적 건식세정 장치로 널리 사용된다.
마그네틱 코어 플라즈마의 형성은, 진공의 공간을 폐루프형태로 리액터를 설계하고 이 리액터 외부에 페라이트 코어 어셈블리를 배치시킨다. 이 코어에 교류 전기장을 인가하게 되면 렌쯔의 법칙(Lentz‘s Law)에 따라 코어 내부에 교류 자기장이 형성되고, 이 자기장의 변화에 의해 리액터 내부에 교류 전기장이 발생하게 된다. 구조가 변압기의 형태와 유사하여 트랜스포머 결합 플라즈마(Transformer Coupled Plasma, TCP)라고 명명되기도 한다.
국내 등록특허 10-1341850호에는 플라즈마 건식세정에 관련된 기술이 개시되어 있다. 국내 공개 특허 10-2011-0077604호에는 건식세정시 생성된 반응부산물을 고온에서 가열하지 않고도 제거할 수 있는 웨이퍼 세정 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법이 개시되어 있다.
한편 높은 이온밀도를 형성하는 TCP 특성을 이용하면, 반도체 반응로에서 형성되는 부산물의 분해 및 PFC 가스의 처리에도 높은 효율을 기대할 수 있게 된다.
그런데, TCP는 높은 이온밀도의 장점이 있기는 하나, 이 때 사용되는 교류전력의 주파수가 일반적으로 50KHz~1MHz 정도이다. 따라서, 여러 가스들 중에서 이 주파수에 잘 반응하는 가스가 플라즈마로 용이하게 형성된다. 일반적으로 아르곤(Ar)에서 가장 잘 발생하는 특징이 있으며 질소(N2)나 NF3, CF4 등의 불소계(Flourine) 가스에서는 플라즈마 개시방전이 잘 되지 않는 문제점이 있다.
일반적으로 초고주파 장치는 도파관(Waveguide)과 절연체나 초고주파가 용이하게 통과할 수 있는 넓이를 가진 유전체창문을 사용하게 되는데, 이렇게 하면 전력이 반사되지 않도록 도파관의 설계에 유의하여야 하며, 비용이 증가하고 시스템의 부피가 커지는 단점이 있다.
또한 유전체 창문의 크기도, 초고주파의 파장이 잘 통과할 수 있는 크기로 직사각형의 형태이며 단변의 길이가 3cm이상, 장변의 길이가 8cm이상으로 설계되게 되며 이것은 장치의 크기를 증가시킨다.
반도체 제조라인의 경우, 사용되는 진공펌프들과 배관라인들이 밀집되어 배치되는 경우가 대부분이기 때문데 큰 시스템장치는 설치에 많은 제한이 있다.
이러한 이유로 넓은 압력범위와 많은 종류의 유해가스를 플라즈마로 용이하게 형성시켜면서도, 반도체 제조라인이나 기타 산업현장에서의 사용에 바람직하도록 시스템의 크기가 크지 않은 정화장치가 필요하다.
본 발명은 반도체 제조 반응기와 배기펌프 사이에 배치되며, 자기코어를 이용한 플라즈마와 마이크로웨이브를 이용한 플라즈마의 융합구조를 통해 소용량에서 대용량까지의 넓은 압력 영역대에서 고효율의 처리능력을 제공할 수 있는 진공펌프와 배기부 세정 및 PFC 제거를 위한 융합형 플라즈마 정화장치에 관련된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치는, 반도체 반응로(챔버)와 진공펌프의 중간에 형성되며 트랜스포머 결합 플라즈마(Transformer Coupled Plasma, TCP)를 형성하는 리액터; 리액터의 외부에 장착되는 페라이트 코어 어셈블리; 페라이트 코어 어셈블리에는 감겨져 전력을 인가하는 전력선 및 파워제네레이터; 리액터의 외부에 형성되며 페라이트 코어 어셈블리의 위치와 겹치지 않도록 장착되는 초고주파 장치;를 포함하여 구성되는 것이며, 반도체 반응로 챔버에서 가스가 유입이 되면 초고주파를 이용하여 리액터 내부에 초기 플라즈마를 방전시키며 동시에 페라이트 코어 어셈블리에도 파워를 인가하여 TCP 플라즈마를 방전시키도록 한다.
경우에 따라서, 선택적으로 우선순위를 정하여 사용할 수도 있다.
다양한 종류의 가스가 유입이 되어 초고주파와 TCP 어느 한쪽에 방전이 되지 않는다고 하더라도 다른 한 쪽에서 방전되어 플라즈마가 발생을 하게 되면 방전시키지 못한 소스에서는 발생된 플라즈마를 이용해 전력을 인가하여 고밀도 플라즈마를 발생 및 유지하는 것이 가능하게 된다.
그 이유는 대부분의 플라즈마 소스는 초기 방전이 어렵고 일단 발생이 되면 전력을 소비하는 로드(플라즈마)가 있게 되면 플라즈마 유지를 용이하게 하기 때문이다.
리액터의 재질은 알루미늄등 전기적으로 도체인 물질을 사용한다. 이 리액터의 내부는 폐루프를 형성하는 진공공간을 구비하도록 한다.
마그네틱 코어는 페라이트 코어, 철심등 자속을 발생시킬 수 있는 재질을 사용한다. 전력선은 10KHz~1MHz 영역의 교류전력을 인가하는 파워제네레이터를 연결한다.
초고주파 장치는 진공영역과 결합이 되므로 오링(O-ring) 또는 금속 가스켓을 이용한다.
초고주파장치는 단일개일 수 있으며 유해가스의 분해효율을 놓이기 위하여 다 수개 장착될 수 있다.
이 때 사용되는 초고주파는 2GHz~3GHz 정도이며 일반적으로 가정용 전자레인지에 사용되는 저가형 부품을 사용하면 비용 절감에 더 효과적이다.
본 발명은 트랜스포머 결합 플라즈마(TCP)의 높은 이온밀도와 초고주파의 특성을 이용하여 다양한 종류의 가스 및 부산물에 대하여 플라즈마 개시 방전을 용이하게 할 수 있다.
초고주파 플라즈마를 사용함에 있어서, 별도의 초고주파용 유전체 창문 및 도파관을 사용하지 않음으로서, 장치시스템의 크기를 획기적으로 줄여 반도체 부산물 처리 시스템에 용이하게 설치할 수 있다.
특성이 다른 두 가지의 플라즈마 소스를 사용함으로서, 단일 소스보다 더 넓은 압력영역과 대량의 유해가스 및 부산물 처리에 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 정면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 구조도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.
첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 정면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치를 나타낸 구조도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 융합형 플라즈마 정화장치는, 방전공간(20)을 갖는 리액터(2); 상기 리액터(2)의 외부에 장착되는 페라이트 코어 어셈블리(4); 상기 페라이트 코어 어셈블리(4)를 감싸며 형성되어 전력을 인가하는 유도코일(미도시); 상기 리액터(2)의 외부에 장착되며 상기 방전공간(20)으로 초고주파를 전달시키는 초고주파 발생기(6);를 포함하여 구성된다.
상기 리액터(2)는 상,하로 맞대어져 결합되는 제1바디(21)와 제2바디(22)로 구성되고, 제1바디(21) 및 제2바디(22)의 맞대어지는 부위에 절연체(23)가 개재된다. 제1바디(21)에는 입구(24)가 형성되고 제2바디(22)에는 출구(25)가 형성된다.
상기 절연체(23)는 리액터 블록 자체에서 유도되는 폐회로 전류를 차단할 수 있도록 형성되는 것이다.
제1바디(21) 및 제2바디(100,200)는 알루미늄과 같이 전도성 금속 재질이며 동일한 형상과 크기로 이루어지고, 서로 맞대어져 결합되는 것으로, 내부에는 각기 호형의 방전공간(20)이 형성된다.
따라서 각기 상반된 2개의 방전공간(20)이 통하도록 연결됨으로써 폐루프 형상(또는 도우넛 형상.)의 방전공간(20)이 리액터(2) 내에 형성된다.
이렇게 폐루프 형상의 방전공간(20)이 형성되고, 이 방전공간(20)은 내면이 매끄럽고 곡면이므로 미세 미립자가 누적되지 않아 이물질의 유입이 해소될 수 있어 플라즈마 효율이 개선될 수 있다.
리액터(2)의 중간영역에 페라이트 코어 어셈블리(4)가 리액터(2) 중간부분을 감싸도록 배치된다.
페라이트 코어 어셈블리(4)는 리액터(2)를 감싸며 폐루프를 형성하도록 한다. 따라서 폐루프는 쌍으로 이루지며 개수는 2, 4, 6, 8…과 같이 형성된다.
한편 리액터(2)의 외부이자 페라이트 코어 어셈블리(4)에 인접하여 쿨링블럭(8)이 형성된다.페라이트 코어 어셈블리(4)는 자속이 유도되면서 열을 발생하기 때문에 쿨링블럭(8)을 이용하여 냉각시킨다.
쿨링블럭(8)은 제1바디(21) 및 제2바디(22)의 외부에 각기 형성되며, 내부에는 냉각수 순환통로가 형성되고 일측에는 냉각수 공급부 및 냉각수 회수부가 연결된다. 따라서 쿨링블럭(8)의 내부에 물이 흐르면서 냉각시킨다.
상기 쿨링블럭(8)과 페라이트 코어 어셈블리(4)를 포함하여 유도코일(미도시)을 감고 파워제네레이터(미도시)가 연결된다.
유도코일은 2~10회의 턴수를 갖는다.
파워제네레이터는 최대 12KW까지 출력이 가능하며, 가스종류와 압력변화에 따른 임피던스 변화는 파워제네레이터 자체적으로 주파수를 가변하여 200KHz와 500KHz 사이에서 매칭하도록 구성된다.
리액터(2)의 상부에는 반도체 제조 반응로(챔버)에 연결되는 진공 배관이 설치된다.
진공 배관은 반응로에서 직접연결되는 경우도 있고 터보펌프가 구비된 반도체 장비는 터보펌프 배기구와 연결된다.
또한 리액터(2)의 하부에는 진공 배기용 펌프인 드라이펌프(Dry Pump)와 연결되며, 드라이 펌프는 가스 및 부산물을 처리하는 스크러버와 연결된다.
리액터(2)에는 초고주파를 인가하기 위한 초고주파 발생기(6)가 결합된다. 초고주파 발생기(6)와 리액터(2)의 결합은 도파관을 포함하지 않으며 진공을 유지하도록 실링장치가 조합되어 연결된다.
실링장치는 오링을 포함하고, 오링은 세라믹으로 절연된 고전압 점화장치(6)와 외벽의 진공이 유지될 수 있도록 설치된다.
세라믹은 산화알루미늄(Al2O3), 질화실리콘(Si3N4), 사파이어, 강화유리로 이루어진 군에서 선택된다.
초고주파 발생기(6)는 1KW~5KW 영역을 사용하며 개수는 2~4개로 구성된다. 본 발명의 일 실시예는 리액터(2)의 4개소에 각기 대칭되게 4개의 초고주파 발생기(6)가 배치된다.
상기 4개의 초고주파 발생기(6)들은 발생부가 서로 마주보지 않도록 배치함이 바람직하다. 상기 발생부는 리액터(2) 내에 삽입된 부위를 의미한다.
또한 다수의 초고주파 발생기(6)는 페라이트 코어 어셈블리(4)의 위치와 겹치지 않도록 장착되어야 한다.
초고주파 발생기(6)는 일반적으로 가정용으로 사용되는 발생기를 사용하여도 무방하다.
초고주파 발생기(6)의 전원은 208V~220V 의 일반적인 전원을 사용한다. 초고주파 발생기(6)의 사양에 따라서 24V~30V의 직류 전원을 사용할 수도 있다.
리액터(2)와 초고주파 발생기(6)가 직접 체결되면 진공을 유지할 수 있도록 초고주파 발생기(6)와 리액터(2) 외벽은 오링을 사용하여 진공을 유지할 수 있도록 장치한다.
별도의 도파관이나 초고주파를 내부로 전달하기 위한 유전체 창문은 사용하지 않는다.
리액터(2)를 진공으로 유지하여야 하기 때문에 절연체나 유전체를 초고주파 발생기(6)의 방사헤드부분에 맞게 구성하도록 한다.
대부분의 초고주파 방사헤드는 원형으로 되어 있기 때문에 세라믹 콘(Corn) 또는 캡(Cap) 형태로 형성됨이 바람직하다.
초고주파 발생기(6)는 1개 내지 8개가 사용된다. 초고주파의 발생은 반도체 반응로에서 가스가 인입되는 것이 확인된 후 전원을 인가하도록 한다.
일단 트랜스퍼 결합 플라즈마(Transformer Coupled Plasma, TCP)가 발생한 후에는 초고주파 플라즈마를 유지하거나 혹은 오프시켜 둘수도 있다.
이것은 처리가스의 분해율이나 부산물 파우더의 축적 정도등에 따라 선택적으로 공정에 적용하도록 한다.
한편 리액터(2)의 입구 및 출구에 영구자석(M)을 장착함으로써 내부에서 발생하는 플라즈마의 밀도를 향상시킬 수 있다.
영구자석(M)은 1000~5000 Gauss를 사용하며, 배치는 입구의 형태에 따라 원형으로 4개이상을 균일한 간격으로 배치되도록 한다.
리액터(2)로의 유해가스 및 부산물의 유입시기는 이 정화장치가 설치되는 메인장비와 연동되어 작동되도록 한다. 이때 연동은 통신 또는 온/오프(On/Off) 제어시그널을 사용한다.
또한 리액터(2)의 일측에 구멍을 형성하고, 이 구멍에 뷰포트(9)를 장착함으로써 플라즈마 발생상태를 육안으로 확인할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
반도체 반응로 챔버로부터 가스가 리액터(2)에 유입이 되면 초고주파 발생기(6)로부터 발생된 초고주파를 이용하여 리액터(2) 내부에 초기 플라즈마를 방전시킨다.
이와 동시에 페라이트 코어 어셈블리(4)에도 파워를 인가하여 TCP 플라즈마를 방전시키는 것이다.
따라서 트랜스포머 결합 플라즈마(TCP)의 높은 이온밀도와 초고주파의 특성을 이용하여 다양한 종류의 가스 및 부산물에 대하여 플라즈마 개시 방전을 용이하게 할 수 있게 된다.
초고주파는 파장의 1/4이하의 작은 전극크기인 경우 정재파에 의한 효과가 나타나지 않아서 플라즈마를 균일하게 성막할 수 있는 장점이 있다.
또한 초고주파 플라즈마를 사용함에 있어서, 별도의 초고주파용 유전체 창문 및 도파관을 사용하지 않음으로서, 장치시스템의 크기를 획기적으로 줄여 반도체 부산물 처리 시스템에 용이하게 설치할 수 있다.
따라서 특성이 다른 두 가지의 플라즈마 소스를 사용함으로써 단일 소스보다 더 넓은 압력영역과 대량의 유해가스 및 부산물 처리에 효과적으로 적용될 수 있다.
리액터(2)에는 과불화탄소(PFC)를 분해하는 분해가스를 공급하는 것으로, 아르곤(Ar), 수증기(H2O), 메탄(CH4), 암모니아(NH3), 산소(O2) 중 선택된다.
아르곤(Ar)은 플라즈마 내 이온화를 통해 전자를 생성하고 생성된 전자는 과불화탄소(PFCs)와 충돌해 가스를 분해한다.
기화된 수증기(H2O)는 플라즈마 내에서 전자와 충돌로 H2O → OH + H 반응식과 같은 라디칼(radical)을 형성하고 수산화기(OH)는 산소(O)보다 강한 산화제로 과불화탄소와 반응해서 불소(F)를 형성한다 (CxFy + OH → COH + F).
과불화탄소에서 분해된 불소는 수소와 반응하여 불화수소(HF)를 형성하여 기상으로 배출된다(F + H → HF).
한편 메탄(CH4)와 같은 수소(H)를 함유하는 가스는 플라즈마 내에서 전자와 충돌하여 CH4 → CHx + H 와 같은 라디칼을 형성하고, 수소 라디칼은 CxFy + H → C + HF와 같은 반응식으로 불소 스캐빈저(F scavenger)작용을 하여 과불화탄소(PFCs)를 분해한다.
이 외에 암모니아(NH3)를 투입해도 유사한 효과를 얻을 수 있다.
산소(O2)는 과불화탄소(CF4)와 반응하여 일산화탄소 및 이산화탄소로 배출된다.
CF4 + O2 -> 4F + CO/CO2↑
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
2 : 리액터 4 : 페라이트 코어 어셈블리
6 : 초고주파 발생기 8 : 쿨링블럭
9 : 뷰포트 20 : 방전공간

Claims (11)

  1. 방전공간(20)을 갖는 리액터(2);
    상기 리액터(2)의 외부에 장착되는 페라이트 코어 어셈블리(4);
    상기 페라이트 코어 어셈블리(4)를 감싸며 형성되어 전력을 인가하는 유도코일;
    상기 리액터(2)의 외부에 장착되며 상기 방전공간(20)으로 초고주파를 전달시키는 초고주파 발생기(6);
    가스가 리액터(2)에 유입이 되면 초고주파를 이용하여 리액터(2) 내부에 초기 플라즈마를 방전시키며 동시에 페라이트 코어 어셈블리(4)에도 파워를 인가하여 트랜스포머 결합 플라즈마(TCP)를 방전시키는 것이며,
    상기 리액터(2)는
    상,하로 맞대어져 결합되며 입구(24)가 형성되고 내부에 방전공간이 형성된 제1바디(21)와, 출구(25)가 형성되고 내부에 방전공간이 형성된 제2바디(22);
    제1바디(21) 및 제2바디(22)의 맞대어지는 부위에 형성되는 절연체(23);로 구성되고,
    상기 페라이트 코어 어셈블리(4)는 리액터(2)를 감싸며 폐루프를 형성하고,
    상기 리액터(2)의 외부에는 페라이트 코어 어셈블리(4)에 인접하여 쿨링블럭(8)이 형성된 것이며,
    상기 쿨링블럭(8)은 제1바디(21) 및 제2바디(22)의 외부에 각기 형성되며, 내부에는 냉각수 순환통로가 형성되고 일측에는 냉각수 공급부 및 냉각수 회수부가 연결되어 쿨링블럭(8)의 내부에 물이 흐르면서 냉각시키도록 한 것을 특징으로 하는 융합형 플라즈마 정화장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 쿨링블럭(8)과 페라이트 코어 어셈블리(4)를 포함하여 유도코일이 형성되고, 유도코일에 전원을 인가하는 파워제네레이터가 포함되는 것을 특징으로 하는 융합형 플라즈마 정화장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 초고주파 발생기(6)는 1KW~5KW 영역을 사용하며, 2~4개로 구성되는 것을 특징으로 하는 융합형 플라즈마 정화장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 초고주파 발생기(6)들은 발생부가 서로 마주보지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 융합형 플라즈마 정화장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 초고주파 발생기(6)는 리액터(2)에 진공을 유지하도록 실링장치로 연결되는 것을 특징으로 하는 융합형 플라즈마 정화장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 실링장치는 오링을 포함하고 세라믹이며 콘(corn) 또는 캡(cap) 형태인 것을 특징으로 하는 융합형 플라즈마 정화장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 세라믹은 산화알루미늄(Al2O3), 질화실리콘(Si3N4), 사파이어, 강화유리로 이루어진 군에서 택일되는 것을 특징으로 하는 융합형 플라즈마 정화장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 리액터(2)의 입구 및 출구에 영구자석(M)이 형성된 것을 특징으로 하는 융합형 플라즈마 정화장치.

KR1020150022462A 2015-02-13 2015-02-13 진공펌프와 배기부 세정 및 pfc 제거를 위한 융합형 플라즈마 정화장치 KR101655900B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150022462A KR101655900B1 (ko) 2015-02-13 2015-02-13 진공펌프와 배기부 세정 및 pfc 제거를 위한 융합형 플라즈마 정화장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150022462A KR101655900B1 (ko) 2015-02-13 2015-02-13 진공펌프와 배기부 세정 및 pfc 제거를 위한 융합형 플라즈마 정화장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160100022A KR20160100022A (ko) 2016-08-23
KR101655900B1 true KR101655900B1 (ko) 2016-09-09

Family

ID=56875409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150022462A KR101655900B1 (ko) 2015-02-13 2015-02-13 진공펌프와 배기부 세정 및 pfc 제거를 위한 융합형 플라즈마 정화장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101655900B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190019651A (ko) * 2017-08-18 2019-02-27 (주) 엔피홀딩스 배기가스 처리를 위한 플라즈마 챔버
KR20200113100A (ko) 2019-03-22 2020-10-06 대전대학교 산학협력단 반도체 공정용 가스 회수 장치
WO2021256605A1 (ko) * 2020-06-16 2021-12-23 주식회사 뉴파워 프라즈마 플라즈마 반응 장치 및 이의 냉각 방법
KR20240048060A (ko) 2022-10-05 2024-04-15 주식회사 테라텍 플라즈마 정화장치
KR20240048059A (ko) 2022-10-05 2024-04-15 주식회사 테라텍 플라즈마 정화장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101448449B1 (ko) * 2014-01-13 2014-10-13 주식회사 테라텍 고밀도 구속 플라즈마 소스를 이용한 과불화탄소 및 유해 가스 분해 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101705925B1 (ko) * 2012-12-03 2017-02-23 엠케이에스코리아 유한회사 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101448449B1 (ko) * 2014-01-13 2014-10-13 주식회사 테라텍 고밀도 구속 플라즈마 소스를 이용한 과불화탄소 및 유해 가스 분해 장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190019651A (ko) * 2017-08-18 2019-02-27 (주) 엔피홀딩스 배기가스 처리를 위한 플라즈마 챔버
KR102017811B1 (ko) * 2017-08-18 2019-09-03 주식회사 뉴파워 프라즈마 배기가스 처리를 위한 플라즈마 챔버
KR20200113100A (ko) 2019-03-22 2020-10-06 대전대학교 산학협력단 반도체 공정용 가스 회수 장치
WO2021256605A1 (ko) * 2020-06-16 2021-12-23 주식회사 뉴파워 프라즈마 플라즈마 반응 장치 및 이의 냉각 방법
KR20240048060A (ko) 2022-10-05 2024-04-15 주식회사 테라텍 플라즈마 정화장치
KR20240048059A (ko) 2022-10-05 2024-04-15 주식회사 테라텍 플라즈마 정화장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160100022A (ko) 2016-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7404445B2 (ja) ホール効果が促進された容量結合プラズマ源、軽減システム、および真空処理システム
KR101655900B1 (ko) 진공펌프와 배기부 세정 및 pfc 제거를 위한 융합형 플라즈마 정화장치
JP5379482B2 (ja) プラズマリアクタ
US10449486B2 (en) Plasma abatement of compounds containing heavy atoms
TWI673385B (zh) 使用上游電漿源來進行的後腔室減污
US9543124B2 (en) Capacitively coupled plasma source for abating compounds produced in semiconductor processes
EP1951422A2 (en) Plasma abatement device
KR101609346B1 (ko) 플라즈마 발생장치
KR101655901B1 (ko) 고전압 융합 배기부 플라즈마 정화장치
KR101275870B1 (ko) 배기가스 정화용 플라즈마발생부를 갖는 기판처리시스템
JP4950763B2 (ja) プラズマ生成装置
KR20170050616A (ko) 배기용 플라즈마 리액터
JPH06226032A (ja) Ｎｆ３ 系排ガス処理装置
KR102467298B1 (ko) 점화전극부
KR101837931B1 (ko) 고유량의 퍼플루오르화합물(PFCs) 가스 저감을 위한 나선형 플라즈마 챔버.
WO2020110262A1 (ja) プラズマ生成ユニットおよびこれを用いた排ガス除害装置
KR20170050615A (ko) 트랜스포머 커플드 플라즈마 장비를 위한 마그네틱 코어 어셈블리
KR20170050624A (ko) 배기가스 정화 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant