特許 6804611 冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6804611

(24)【登録日】2020年12月4日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20201214BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20201214BHJP

   B01D 51/02 20060101ALI20201214BHJP

   B01D 50/00 20060101ALI20201214BHJP

   B01D 51/10 20060101ALI20201214BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 F

   C23C16/44 E

   B01D51/02

   B01D50/00 501G

   B01D50/00 502Z

   B01D51/10 A

【請求項の数】12

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-187616(P2019-187616)

(22)【出願日】2019年10月11日

【審査請求日】2019年10月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】518460200

【氏名又は名称】ミラエボ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】チョウ，チェホ

(72)【発明者】

【氏名】イ，ヨンジュ

(72)【発明者】

【氏名】ハン，ミョンピル

【審査官】 鈴木 智之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１９−１２１７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５４４８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３５１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２２４１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１６２８６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平４−１５０９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１７２０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１３１７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０２７５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０９３０３７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｂ０１Ｄ ５０／００

Ｂ０１Ｄ ５１／０２

Ｂ０１Ｄ ５１／１０

Ｃ２３Ｃ １６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロセスチャンバと真空ポンプとの間のライン上に設置し、前記プロセスチャンバから排出される排気ガス内の反応副産物を捕集するための半導体プロセスの反応副産物捕集装置であって、
ガス流入口及び上板冷却流路が設けられた上板を介して流入した排気ガスを収容した後、ガス排出口が設けられた下板を介して排出し、内壁には、前記上板の前記ガス流入口を介して流入してヒータによって温度が調節された排気ガスを冷却するハウジング冷却流路が設けられたハウジングと；
前記下板から一定間隔だけ上方に離隔して前記ハウジングの内部に設置され、渦流形成及びメイン冷却流路設置スペースのために複数の垂直プレートと水平プレートで組み立てられ、排気ガスから反応副産物を凝集させて捕集する内部捕集塔と；
上下に繰り返される波形構造で前記内部捕集塔を貫通しながら冷却水を用いて排気ガスを均一に冷却するメイン冷却流路と；
前記ハウジングの外部に設置された供給管と排出管とを用いて前記上板冷却流路、前記ハウジング冷却流路及び前記メイン冷却流路に順次冷却水を循環供給し排出させる多重連結配管と；を有する、冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置。

【請求項2】

前記ハウジングの前記内壁には、周囲に沿って上下領域にわたって一定間隔でハウジング冷却流路が設けられ、前記ハウジングの外部に設置された前記多重連結配管を介して冷却水が供給されるように構成される、請求項１に記載の冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置。

【請求項3】

前記上板に設けられた前記上板冷却流路は、外部から供給された冷却水が、前記多重連結配管の冷却水流入口に連結された一側の分岐ソケットを介して流入して循環した後、さらに他側の分岐ソケットを介して前記多重連結配管に排出されて前記ハウジング冷却流路及び前記メイン冷却流路側へ循環するように構成される、請求項１に記載の冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置。

【請求項4】

前記内部捕集塔は、ガスホール及び係合孔または係合片が設けられた複数の垂直プレートと、ガスホール及び係合片が設けられた水平プレートとが互いに係合されて構成され、
前記垂直プレートは、複数のメイン垂直プレートのうちの２つの前記メイン垂直プレートごとに、これと交差する２つ以上の間隔用垂直プレートが間隔を形成しながら係合されて配列され、
前記水平プレートは、前記間隔用垂直プレートが設けられていない前記メイン垂直プレート同士の間のスペースで上下に複数個設置されて間隔を提供しつつ、排気ガスに渦流を形成させて遅滞されるようにしながら満遍なく広がるように構成される、請求項１に記載の冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置。

【請求項5】

前記内部捕集塔の両側の各前記メイン垂直プレートには、外郭に突出した前記水平プレートが設けられて渦流を発生させながら排気ガスの流れを遅滞させるように構成され、下部には離隔用プレートが溶接され、前記垂直プレートを最下部のベース水平プレートと一定間隔だけ離隔するように構成される、請求項４に記載の冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置。

【請求項6】

前記水平プレートのうち、下部に設けられたベース水平プレートは、離隔用プレートの一側が溶接され、一体に組み立てられた前記垂直プレートと前記水平プレート全体を離隔させてその荷重を支持し、前記メイン冷却流路が前記内部捕集塔の内部を貫通することができるように一つまたは複数の配管溝が設けられる、請求項４に記載の冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置。

【請求項7】

前記垂直プレートに設けられた前記ガスホールは、相対的に前記水平プレートに設けられた前記ガスホールよりも大きくして、排気ガスが流入するように構成される、請求項４に記載の冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置。

【請求項8】

前記メイン冷却流路は、複数の垂直管と、隣り合う垂直管同士の上部または下部を交互に連結する曲率管とが繰り返し配列されて形成された波形構造が前記内部捕集塔を貫通して上下にアップダウンが繰り返され、その内部を流れる冷却水が周辺の排気ガスを冷却し、前記内部捕集塔を構成する垂直プレートの上下領域と水平プレートの表面で高密度に凝集するように構成され、波形構造を経ることで周辺を冷却した冷却水は、水平管を介して排出されるように構成される、請求項１に記載の冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置。

【請求項9】

前記メイン冷却流路は２つ以上設けられる、請求項１に記載の冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置。

【請求項10】

前記多重連結配管は、前記ハウジング冷却流路、前記上板冷却流路及び前記メイン冷却流路に冷却水を供給する位置、及び冷却水が排出される位置にそれぞれ設置された各分岐ソケットに連結されて冷却水を循環させるように冷却水供給管及び排出管から構成される、請求項１に記載の冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置。

【請求項11】

前記多重連結配管は、前記メイン冷却流路が２つ以上設けられるとき、上部のスペースと下部のスペースとが隔離している構造からなる冷却水チャンバが備えられ、同時に前記の２つ以上のメイン冷却流路に冷却水を供給し排出するように構成される、請求項１０に記載の冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置。

【請求項12】

前記ヒータは、下部に締結手段によって一定間隔だけ下方に離隔して設置され、複数のガスホールが外側に設けられ、一部の排気ガスは下部に位置した前記内部捕集塔の上部側へ供給され、残りの排気ガスは水平方向に前記ハウジングの前記内壁に向けて供給されるように構成した熱分配板をさらに含む、請求項１に記載の冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置に係り、より詳細には、半導体を製造するプロセスチャンバから使用後に排出される排気ガス成分中の反応副産物（反応副生成物）を効率よく捕集するために冷却流路を内部空間に直接導入して内部捕集塔の反応副産物捕集効率を増大させた捕集装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、半導体製造工程は、大きく前工程（ファブリケーション（Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）工程）と後工程（アセンブリ（Ａｓｓｅｍｂｌｙ）工程）からなる。

【0003】

前記前工程とは、各種のプロセスチャンバ内でウエハー上に薄膜を蒸着し、蒸着された薄膜を選択的にエッチングする過程を繰り返し行うことにより、特定のパターンを加工する半導体チップを製造する工程をいう。

【0004】

また、前記後工程とは、前記前工程でウエハー上に製造されたチップを個別に切断して分離した後、リードフレームと結合して完成品に組み立てるパッケージ（ｐａｃｋａｇｅ）工程をいう。

【0005】

より具体的には、前記前工程は、ウエハー上に薄膜を蒸着したり、ウエハー上に蒸着された薄膜をエッチングしたりする工程を指し、プロセスチャンバ内にＳｉＨ_４（シラン）、アルシン、塩化ホウ素、水素、ＷＦ_６（六フッ化タングステン）などの反応ガスが注入されて高温で工程を行う。この際、プロセスチャンバ内には、各種の発火性ガスや、腐食性異物及び有毒成分を含有した有害ガスなどが多量に発生する。

【0006】

このような有害ガスを浄化して放出するために、半導体製造装備には、プロセスチャンバを真空状態にする真空ポンプと、真空ポンプの後端に設置され、プロセスチャンバから排出される排気ガスを浄化して大気に放出するスクラバー（Ｓｃｒｕｂｂｅｒ）とが備えられる。

【0007】

ただし、スクラバーは、単にガス状の反応副産物のみを浄化して処理するので、反応副産物がプロセスチャンバの外部へ排出された後に固形化すると、排気ラインに固着されて排気圧力を上昇させたり、真空ポンプに流入してポンプの故障を起こしたり、プロセスチャンバに有害ガスが逆流してウエハーを汚染させたりするなどの様々な問題点が生じる。

【0008】

このため、半導体製造装備は、プロセスチャンバと真空ポンプとの間に反応副産物捕集装置を設置し、プロセスチャンバから排出される排気ガスを凝集させるように構成される。

【0009】

このような反応副産物捕集装置は、プロセスチャンバ及び真空ポンプとポンプラインで連結され、プロセスチャンバから反応後に排出された排気ガス中に含まれている粒子状の反応副産物を凝集して捕集する。

【0010】

反応副産物捕集装置の一般な構造は、流入した排気ガスを収容する空間部を提供するハウジングと、ハウジングの上部を覆いながらＯリングの保護及び反応副産物の捕集に適切な温度維持のための冷却流路が設けられた上板と、ハウジングの内部に流入した排気ガス中に含まれている反応副産物を凝集させて捕集する内部捕集塔と、ハウジングに流入した排気ガスが反応副産物を形成することができる適切な温度分布に調節するヒータとから構成される。

【0011】

このように構成された捕集装置における最も重要なことは、ハウジングの内部に設置された内部捕集塔を構成するプレートの表面ごとに排気ガスが満遍なく接触しながら、排気ガス中に含まれている粒子状の有毒物質を効率よく速く凝集させて反応副産物として捕集されるようにすることである。

【0012】

しかし、従来の反応副産物捕集装置は、ハウジングの内部に流入してヒータによって反応副産物を形成することができる適切な温度分布に調節された高温の排気ガスが内部捕集塔のプレートの表面と接触しながら捕集される方式、または、プロペラを利用して、流入した排気ガスの流れを変更させてハウジングの内部に満遍なく広がるようにして、内部捕集塔のプレートの表面と接触させて捕集されるようにする方式などで行われ、内部捕集塔の内側プレートの温度が外側のプレートよりも高いため凝集効率が低下するという欠点、また、排気ガスが内側に円滑に流入して満遍なく広がらないためプレートの表面との接触量が大きくないという欠点があり、全体的に流入した排気ガスが反応副産物として凝集するのに多くの時間がかかるという構造的な欠点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】韓国登録特許第１０−０７１７８３７号公報（２００７年５月７日）

【特許文献2】韓国登録特許第１０−０８６２６８４号公報（２００８年１０月２日）

【特許文献3】韓国登録特許第１０−１４４７６２９号公報（２０１４年９月２９日）

【特許文献4】韓国登録特許第１０−１８０６４８０号公報（２０１７年１２月１日）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、その目的は、内部捕集塔を貫通するメイン冷却流路と、ハウジングの内壁に設置されたハウジング冷却流路とを備え、流入した排気ガスをハウジング領域全体にわたって捕集に適切な温度を形成するように冷却し、内部捕集塔を構成する垂直プレートと水平プレートを利用して排気ガスの流れに渦流を形成して排気ガスを遅滞させながら均一に広がるようにして、高密度に凝集した反応副産物が捕集されるように構成した反応副産物捕集装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記目的を達成し且つ従来の欠点を除去するための課題を解決する本発明は、プロセスチャンバと真空ポンプとの間のライン上に設置し、前記プロセスチャンバから排出される排気ガス内の反応副産物を捕集するための半導体プロセスの反応副産物捕集装置であって、
ガス流入口及び上板冷却流路が設けられた上板を介して流入した排気ガスを収容した後、ガス排出口が設けられた下板を介して排出し、内壁には、前記上板のガス流入口を介して流入してヒータによって温度が調節された排気ガスを冷却するハウジング冷却流路が設けられたハウジングと；
下板から一定間隔だけ上方に離隔してハウジングの内部に設置され、渦流形成及びメイン冷却流路設置スペースのために複数の垂直プレートと水平プレートで組み立てられ、排気ガスから反応副産物を凝集させて捕集する内部捕集塔と；
上下に繰り返される波形構造で前記内部捕集塔を貫通しながら冷却水を用いて排気ガスを均一に冷却するメイン冷却流路と；
前記ハウジングの外部に設置された供給管と排出管とを用いて前記上板冷却流路、ハウジング冷却流路及びメイン冷却流路に順次冷却水を循環供給し排出させる多重連結配管と；を有する、冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置を提供する。

【0016】

好適な実施形態において、前記ハウジングの内壁には、周囲に沿って上下領域にわたって一定間隔でハウジング冷却流路が設けられ、ハウジングの外部に設置された多重連結配管を介して冷却水が供給されるように構成してもよい。

【0017】

好適な実施形態において、前記上板に設けられた上板冷却流路は、外部から供給された冷却水が、多重連結配管の冷却水流入口に連結された一側の分岐ソケットを介して流入して循環した後、さらに他側の分岐ソケットを介して多重連結配管に排出されてハウジング冷却流路及びメイン冷却流路側へ循環するように構成してもよい。

【0018】

好適な実施形態において、前記内部捕集塔は、ガスホール及び係合孔または係合片が設けられた複数の垂直プレートと、ガスホール及び係合片が設けられた水平プレートとが互いに係合されて構成されるが、
前記垂直プレートは、複数のメイン垂直プレートのうちの２つのメイン垂直プレートごとに、これと交差する２つ以上の間隔用垂直プレートが設けられ、相互間の間隔を形成しながら係合されて配列され、
前記水平プレートは、間隔用垂直プレートが設けられていないメイン垂直プレート同士の間のスペースで上下に複数個設置されて間隔を提供しつつ、排気ガスに渦流を形成させて遅滞されるようにしながら均一に広がるように構成してもよい。

【0019】

好適な実施形態において、前記内部捕集塔の両側の各メイン垂直プレートには、外郭に突出した水平プレートが設けられて渦流を発生させながら排気ガスの流れを遅滞させるように構成され、下部には離隔用プレートが溶接され、垂直プレートを最下部のベース水平プレートと一定間隔だけ離隔するように構成してもよい。

【0020】

好適な実施形態において、前記水平プレートのうち、下部に設けられたベース水平プレートは、離隔用プレートの一側が溶接され、一体に組み立てられた垂直プレートと水平プレート全体を離隔させてその荷重を支持し、メイン冷却流路が内部捕集塔の内部を貫通することができるように一つまたは複数の配管溝が設けられてもよい。

【0021】

好適な実施形態において、前記垂直プレートに設けられたガスホールは、相対的に水平プレートに設けられたガスホールよりも大きくして、排気ガスが流入するように構成してもよい。

【0022】

好適な実施形態において、前記メイン冷却流路は、複数の垂直管と、隣り合う垂直管同士の上部または下部を交互に連結する曲率管とが繰り返し配列されて形成された波形構造が内部捕集塔を貫通して上下にアップダウンが繰り返され、その内部を流れる冷却水が周辺の排気ガスを冷却して内部捕集塔を構成する垂直プレートの上下領域と水平プレートの表面で高密度に凝集するように構成され、波形構造を経ることで周辺を冷却した冷却水は、水平管を介して排出されるように構成してもよい。

【0023】

好適な実施形態において、前記メイン冷却流路は、２つ以上設けられてもよい。

【0024】

好適な実施形態において、前記多重連結配管は、前記ハウジング冷却流路、上板冷却流路及びメイン冷却流路に冷却水を供給する位置、及び冷却水が排出される位置にそれぞれ設置された各分岐ソケットに連結されて冷却水を循環させるように冷却水供給管及び排出管から構成してもよい。

【0025】

好適な実施形態において、前記多重連結配管は、メイン冷却流路が２つ以上設けられるとき、上部のスペースと下部のスペースとが隔離している構造からなる冷却水チャンバが備えられ、同時に２つ以上のメイン冷却流路に冷却水を供給し排出するように構成してもよい。

【0026】

好適な実施形態において、前記ヒータは、下部に締結手段によって一定間隔だけ下方に離隔して設置され、複数のガスホールが外側に設けられ、一部の排気ガスは下部に位置した内部捕集塔の上部側へ供給され、残りの排気ガスは水平方向にハウジングの内壁に向けて供給されるように構成した熱分配板をさらに含んでもよい。

【発明の効果】

【0027】

上述した特徴を有する本発明に係る反応副産物捕集装置は、内部捕集塔を貫通する冷却流路が、流入した排気ガスを捕集に適切な温度を形成するように均一に冷却し、高密度に凝集した反応副産物を捕集するという利点を有する。

【0028】

また、内部捕集塔を構成する水平プレートが、流入する排気ガスの流れに渦流を形成させ、内部捕集塔での遅延時間を増やしながら満遍なく広がるようにして、排気ガスから高密度に凝集した反応副産物を捕集するという利点を有する。

【0029】

また、反応副産物捕集装置を構成する内部捕集塔を貫通する冷却流路と共に、ハウジングの内壁面にも冷却流路が導入され、流入した排気ガスがハウジングの内壁面でも高密度に凝集した反応副産物を捕集するという利点を有する。

【0030】

このように、本発明は、様々な効果を有する有用な発明であって、産業上その利用が大きく期待される発明である。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の一実施形態に係る反応副産物捕集装置の斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る反応副産物捕集装置の分解斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る反応副産物捕集装置の正断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る反応副産物捕集装置の側面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る反応副産物捕集装置の平面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る垂直プレートを示す例示図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る水平プレートを示す例示図である。

【図8】本発明の一実施形態に係るメイン冷却流路の斜視図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る反応副産物捕集装置の各領域における反応副産物捕集傾向を示す例示図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、本発明の実施形態に係る構成とその作用を添付図面に基づいて詳細に説明する。また、本発明を説明するにあたり、関連する公知の機能或いは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を無駄に不明確にするおそれがあると判断された場合、その詳細な説明は省略する。

【0033】

図１は本発明の一実施形態に係る反応副産物捕集装置の斜視図、図２は本発明の一実施形態に係る反応副産物捕集装置の分解斜視図、図３は本発明の一実施形態に係る反応副産物捕集装置の正断面図、図４は本発明の一実施形態に係る反応副産物捕集装置の側面図、図５は本発明の一実施形態に係る反応副産物捕集装置の平面図、図６は本発明の一実施形態に係る垂直プレートを示す例示図、図７は本発明の一実施形態に係る水平プレートを示す例示図、図８は本発明の一実施形態に係るメイン冷却流路の斜視図である。

【0034】

図示の如く、本発明に係る冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置は、半導体プロセス中にプロセスチャンバから排出された排気ガスに含まれている粒子状の有毒ガスを凝集させて反応副産物として捕集した後、真空ポンプ側へ排気ガスを排出する装置であって、特にＴｉＮ−ＡＬＤ、ＣＶＤ工程を行うプロセスチャンバから使用後に排気される排気ガス成分中に含まれている粒子状の有毒ガスを内部捕集装置とハウジングの壁面で均一に高密度の反応副産物として凝集させる装置である。

【0035】

その構成は、大きく流入した排気ガスを収容後に排出し、内壁には流入した排気ガスを冷却するハウジング冷却流路１１１が設けられたハウジング１１０と；
ハウジングの上部を覆い、ガス流入口を介して排気ガスをハウジングの内部へ供給し、Ｏリング（Ｏ−Ｒｉｎｇ）保護のための上板冷却流路が設けられた上板１２０と；
ハウジングの下部を覆い、ガス排出口を介して反応副産物の除去された排気ガスを排出する下板１３０と；
ハウジングに流入した排気ガスを、反応副産物を形成することができる適切な温度分布に調節して均一に周囲に配分するヒータ１４０と；
下板から一定間隔だけ上方に離隔してハウジングの内部に設置され、渦流形成及びメイン冷却流路設置スペースのために複数の垂直プレートと水平プレートで組み立てられ、排気ガスから反応副産物を凝集させて捕集する内部捕集塔１５０と；
上下に繰り返される波形構造で前記内部捕集塔１５０を貫通して冷却水を用いて排気ガスを均一に冷却するメイン冷却流路１６０と；
前記ハウジングの外部に設置された供給管と排出管を用いて前記上板冷却流路、ハウジング冷却流路及びメイン冷却流路に順次冷却水を循環供給し排出させる多重連結配管１７０と；から構成される。

【0036】

本発明に係る反応副産物捕集装置では、プロセスチャンバから排出される排気ガスによる腐食などを防止することができるように、大部分の構成要素が腐食を防ぐことができるステンレス鋼、アルミニウム、または腐食防止が可能な金属のうちのいずれかの素材を用いて製作される。

【0037】

以下、前記反応副産物捕集装置を構成する各構成についてより詳細に説明する。

【0038】

ハウジング１１０は、中空の箱（Ｂｏｘ）形状を有し、内部に設置される内部捕集塔１５０に流入した排気ガスが凝集して捕集されるようにガス流路空間を確保する役割を果たす。

【0039】

上部と下部は開放され、内部捕集塔１５０を収納させて設置されると、開放された上部と下部（の開放部分）を前記上板と下板で覆い、上板及び下板はボルトなどの締結手段を用いて固定される。

【0040】

ハウジング１１０の内壁には、周囲に沿って上下領域にわたって一定間隔でハウジング冷却流路１１１が設けられる。このようなハウジング冷却流路が内壁の上下領域にわたって一定間隔で設けられることにより、ハウジングの内壁に流入した排気ガスが満遍なく冷却されながら反応副産物が壁面とハウジングの冷却流路１１１に均一かつ高密度に凝集する。

【0041】

前記ハウジング冷却流路１１１に供給される冷却水は、閉回路に循環せず、ハウジングを貫通して、ハウジングの外部に設置された多重連結配管１７０の２箇所と分岐ソケット１７３によってそれぞれ連結されて供給された温度に応じて一定の温度を維持するように構成される。

【0042】

すなわち、ハウジング冷却流路１１１の一側端を介して外部から流入した冷却水が壁面に沿って循環した後に他側の箇所を介して外部へ排出されながら、壁面の周囲を反応副産物の捕集時に適切な温度が維持されるように冷却し、高温排気ガスの温度が反応副産物を最適に凝集させる。

【0043】

また、冷却温度は、流入する排気ガスの成分に応じて供給される冷却水の温度を調節することができる。よって、本発明は、特定の冷却水の温度を限定するものではない。

【0044】

上板１２０は、上部が開放されたハウジング１１０の上部を覆うカバーの役割を果たし、排気ガスが流入するようにガスホールの上部にガス流入口１２１が突出して溶接などの方式で固定されて設けられる。ガス流入口１２１は、プロセスチャンバから排出される排気ガスの供給を受けてハウジングの内部へ排気ガスを供給する。

【0045】

また、上板は、底面に設置されたヒータ１４０の稼動に応じてハウジング１１０の内部空間の温度が調節されるときに、上板の下部に設置される気密のためのＯリング（図示せず）が変形して機能が低下することを保護し、上板の下部に流入した後にヒータによって高温に昇温された排気ガスを冷却して反応副産物の捕集時に適切な温度維持を提供するための上板冷却流路１２２が上面に溝状に加工されて設けられる。溝が設けられた上板冷却流路の上部は、流路カバー１２３で塞いで水密する。このため、流路カバー（図示せず）には、水密のためのシーリング処理を含んで締結することができ、締結方法は、係合式、溶接式、ボルト締結方式などの公知の技術で締結すれば十分である。

【0046】

前記上板冷却流路１２２は、外部から供給された冷却水が、多重連結配管１７０の冷却水流入口１７０ａに連結された一側の分岐ソケット１７３を介して流入して循環した後、さらに他側の分岐ソケット１７３を介して多重連結配管へ排出されてハウジング冷却流路１１１及びメイン冷却流路１６０側へ供給されながら循環するように構成される。流入した冷却水と排出される冷却水とが混ざり合わないように、上板冷却流路１２２は、連通せずに境界部を持つように設けられる。冷却水は水または冷媒を使用すればよい。

【0047】

下板１３０は、下部が開放されたハウジング１１０の下部を覆うカバーの役割を果たしながら、一箇所のガスホールの下部へガス排出口１３１が溶接などの方式で突出して固定される。ガス排出口は、反応副産物が凝集して除去された排気ガスが排出される通路である。

【0048】

また、下板１３０には、複数の箇所にハウジング内の上部方向に突出した複数の支持台１３２が設置され、該支持台は、内部捕集塔１５０を下板１３０から一定間隔だけ上方に離隔させながら荷重を支持して固定するように構成される。この支持台１３２のうち、一部は、内部捕集塔１５０の最下端に位置した水平プレートをハウジングの下部と一定間隔だけ離隔させ、一部は、内部捕集塔１５０の最外郭に設置された垂直プレートと交差して外側に突出した水平プレートを支持する。

【0049】

支持台１３２と内部捕集塔との締結は、係合、または別のボルトなどの締結部材を用いて行うか、或いはその他の公知の様々な締結方式で行えば十分である。

【0050】

ヒータ１４０は、ハウジング１１０に流入した排気ガスを、反応副産物を形成することができる適切な温度分布に調節するように、上板に設けられたガス流入口１２１の底面側に連接してボルトまたは溶接などの締結方式で取り付けられることにより設置される。

【0051】

また、ヒータ１４０は、下部に締結手段によって一定間隔だけ下方に離隔して設置された熱分配板１４１をさらに含んで構成される。熱分配板１４１は、ヒータから発生した熱が直接内部捕集塔の上部に伝達されないようにしながら、上板の下部空間の遠くまで熱を伝達する。

【0052】

複数のガスホール１４１１が外側に設けられる熱分配板１４１は、ヒータの大きさ、及びその下部に位置した内部捕集塔１５０の上部面積よりも大きくする。

【0053】

このような熱分配板１４１は、外側に設けられたガスホール１４１１を通過した一部の排気ガスを、下部に位置した内部捕集塔の上部側へ供給し、残りの排気ガスを、水平方向にハウジングの内壁に向けて（側方向に位置したハウジングの内壁方向に）供給する。

【0054】

熱分配板とヒータとの締結方式は、ボルト締結方式であってもよい。その他の締結構造は、公知の締結方式であれば十分なので、具体的な説明は省略する。

【0055】

前記ヒータ１４０は、上板の上面に設置された温度センサを含むヒータ電源供給部１４２から電源が印加されると、設定された温度で発熱する。

【0056】

ヒータの温度は、排気ガスの種類によって異ならせて設定することができる。ヒータの素材は、排気ガスによる腐食を防止するためにセラミックまたはインコネルなどの素材が使用され、基本的な形状は、均一な熱が放射されるように複数の放熱フィン（または放熱板）が放射状に配置された構成を持つ。

【0057】

ヒータの役割は、プロセスチャンバから排出された排気ガスが上板のガス流入口１２１を介して流入する際に、凝集して流路を塞ぐことなく、内部捕集塔１５０に到達するときに最大限の凝集が起こるようにする。

【0058】

このように放射状の放熱フィン構造を持つヒータは、ハウジングの内部空間領域に、満遍なく温度が調節された排気ガスを供給して、均一な凝集が起こるようにする。

【0059】

また、前記熱分配板１４１をさらに備えた理由のうちのもう一つは、半導体製造工程の変化に応じてプロセスチャンバから排出された排気ガス中に含まれている軽いガスの含有量が重いガスの含有量よりも高いガスが供給される場合、ヒータから遠くにある排気ガスがヒータの近くの排気ガスよりもさらに速く冷却され、捕集塔に到達して捕集される前にヒータから遠くの上面の一部分に高密度の反応副産物として凝集して空間部の流路を塞ぐか、或いはこれよりもさらに低い温度に冷却される場合、低密度の多孔反応副産物が形成されて空間部の流路を塞ぐことがあるが、ヒータの下部に位置してより遠くに熱を伝導させて伝達することができるから、これを防止することができる。

【0060】

内部捕集塔１５０は、ハウジング１１０の内部に収納設置される構成であって、排気ガスとの接触流路と滞留時間を増やしながら排気ガスを凝集させて高密度の反応副産物として捕集する。

【0061】

内部捕集塔１５０は、表面に排気ガスの移動のためのガスホール１５１１が設けられた垂直プレート１５１と、表面に排気ガスの移動のためのガスホール１５２１が設けられた複数の水平プレート１５２とが互いに係合されて構成される。

【0062】

係合のために、垂直プレート１５１にはガスホール１５１１の他に多数の係合孔５１２と係合片１５１３が設けられることにより、組み立てに使用され、水平プレート１５２にはガスホール１５２１の他に多数の係合片１５２２が設けられることにより、組み立てに使用されるように構成される。

【0063】

前記垂直プレート１５１に設けられたガスホール１５１１は、相対的に水平プレート１５２に設けられたガスホール１５２１よりも大きくして、排気ガスの流入がより円滑に行われるようにする。

【0064】

逆に、水平プレート１５２に設けられたガスホール１５２１を、相対的に垂直プレート１５１に設けられたガスホール１５１１よりも小さくすることにより、排気ガスの垂直方向の流入は相対的に少なく行われ、水平（横）方向である外側方向のハウジングの内壁側へ流れるようにガイドしてハウジングの内部に均一に広がるようにする。

【0065】

一実施形態において、前記垂直プレート１５１は、具体的に、複数のメイン垂直プレート１５１ａと、２つのメイン垂直プレートごとにこれと交差する２つ以上の間隔用垂直プレート１５１ｂとから構成され、間隔を形成しながら係合されて配列される。このような方式で、残りのメイン垂直プレート１５１ａも２つずつ組み立てられる。

【0066】

また、最も外側に位置するメイン垂直プレート１５１ａの下部には離隔用プレート１５３が溶接され、垂直プレートを、最下部に位置したベース水平プレート１５２ａから一定間隔だけ離隔するように構成して、前記メイン冷却流路１６０が内部捕集塔の内部を貫通することができるようにする。このため、離隔用プレート１５３は、折り曲げられて構成され、一側面はメイン垂直プレートに溶接され、他側面は水平プレートのうちの最下端のベース水平プレート１５２ａに溶接される。

【0067】

このように２つのメイン垂直プレートを間隔用垂直プレートで組み立てる理由は、本発明を構成するメイン冷却流路１６０が、内部捕集塔に流入する排気ガスを均一に冷却するために内部を貫通する波形構造で構成され、山と谷のアップダウンが繰り返されるので、波形の下部をなす谷と谷との間のスペースの上部側にメイン垂直プレートが位置してメイン冷却流路１６０が設置されるようにするためである。

【0068】

したがって、間隔用垂直プレート１５１ｂは、メイン冷却流路１６０の山と山との間の幅のサイズよりも小さい幅にして、それらの山の間に位置するように形成しなければならない。

【0069】

また、前記水平プレート１５２は、前記２つのメイン垂直プレートと交差して間隔を提供する間隔用垂直プレートのように間隔を提供しつつ、間隔用垂直プレートとは異なり、上下に複数個が配列され、移動する排気ガスに渦流を形成させて遅滞されるようにしながら満遍なく広がるようにする役割を果たす。

【0070】

すなわち、間隔用垂直プレートが形成されていない２つのメイン垂直プレート同士の間のスペースには、同じ幅と異なる長さを有する複数の水平プレートが上下に複数設けられる。

【0071】

また、内部捕集塔１５０の両側の各メイン垂直プレートには、外郭に突出した水平プレートが設けられ、渦流を発生させるとともに排気ガスの流れを遅滞させながら流すようにして、排気ガスの凝集が十分に起こるようにする。

【0072】

一方、水平プレートのうちの最下端のベース水平プレート１５２ａは、他の水平プレートのようにガスホール１５２１が設けられ、排気ガスが上下に流れるように構成されるが、前述した水平プレートのように垂直プレートの間に交差して間隔用に設置される目的とは異なり、すべての垂直プレートと水平プレートの下部ベースをなすプレートであって、その上部に複数の垂直プレートと水平プレートが位置するように構成される。すなわち、ベース水平プレート１５２ａには、前記離隔用プレート１５３の一側が溶接され、その垂直プレートのうちの最外郭に位置したメイン垂直プレートを一定間隔だけ離隔させる。これにより、ベース水平プレート１５２ａは、互いに係合されて一体に組み立てられた垂直プレートと水平プレート全体を離隔させてその荷重を支持する。

【0073】

また、ベース水平プレート１５２ａも、前記ハウジングの下部と支持台によって一定間隔で離隔して設置される。

【0074】

また、ベース水平プレート１５２ａは、ガス排出口１３１に反応副産物が直接落下して流入することを防ぐ役割も果たす。

【0075】

また、ベース水平プレート１５２ａには、排気ガスの流れのための互いに異なるサイズを有するガスホールの他に、メイン冷却流路１６０を内部捕集塔の内部空間を通過させて設置するための一つまたは複数の配管溝１５２３が設けられ、メイン冷却流路の下部側への配管設置時に干渉が起こらない構造を持つ。配管溝１５２３は、ベース水平プレート１５２ａの一側方向にのみ開口が設けられた一体型構造である。

【0076】

上述のように、複数の垂直プレートと水平プレートとが係合されて構成された内部捕集塔は、流入する排気ガスが渦流を起こしながら、メイン冷却流路１６０によって冷却された排気ガスが表面接触及び突出した相互間の構造によるエッジ効果によって排気ガスの凝集がさらに多く起こって捕集効率が上昇する。

【0077】

メイン冷却流路１６０は、複数の垂直管１６０ａと、隣り合う垂直管同士の上部または下部を交互に連結する曲率管１６０ｂとが繰り返し配列されて形成された波形構造が内部捕集塔１５０を貫通しながら上下にアップダウンが繰り返され、その内部を流れる冷却水が周辺の排気ガスを冷却し、内部捕集塔１５０を構成する垂直プレートの上下領域と水平プレートの表面で高密度に凝集する。その後、波形構造を経ることで周辺を冷却した冷却水は、メイン冷却流路の下部を構成する水平管１６０ｃを介して排出される。

【0078】

この時、メイン冷却流路を流れる冷却水の温度は、流入する排気ガスの種類に応じて調節され、流入する排気ガスの凝集が制御される。

【0079】

前記メイン冷却流路１６０は、図示された一実施形態の如く、２つまたはそれ以上の複数個から構成することができる。このように複数個から構成すると、より短い時間で内部捕集塔を流れる排気ガスを冷却することができる。これにより、内部捕集塔を構成する垂直プレートと水平プレートを満遍なく冷却して均一に反応副産物を高密度に凝集させる。

【0080】

また、このように構成されたメイン冷却流路１６０は、内部捕集塔を満遍なく冷却して表面で排気ガス中に含まれている反応副産物を凝集させる役割だけでなく、そのメイン冷却流路の表面においても排気ガスと接触しながら反応副産物を捕集して全体的な捕集効率を高める。

【0081】

多重連結配管１７０は、前記ハウジング冷却流路、上板冷却流路及びメイン冷却流路に冷却水を供給する位置、及び冷却水が排出される位置にそれぞれ設置された各分岐ソケット１７３に連結されて冷却水を循環させるように冷却水供給管１７１及び排出管１７２から構成される。

【0082】

流入した冷却水は、閉回路ではなく外部に連結されて循環するように構成され、熱交換された冷却水の代わりに、持続的に新しい熱を有する冷却水を供給する。このため、図示された冷却水供給源、冷却水供給ポンプ、冷却水貯蔵タンクを含んで構成される。必要に応じて、熱交換器をさらに含んで構成されてもよい。

【0083】

具体的には、多重連結配管１７０では、冷却水が、冷却水流入口１７０ａに連結された上板冷却流路の一側の分岐ソケット１７３を介して流入して循環した後、さらに他側の分岐ソケット１７３を介して多重連結配管の供給管へ排出されて流れ、一箇所に設けられた分岐ソケット１７３を介してハウジング冷却流路１１１へ供給され、別の箇所ではメイン冷却流路１６０を介して供給される。

【0084】

供給された冷却水は、それぞれハウジング冷却流路１１１及びメイン冷却流路１６０を流れた後、それぞれ他側に連結された分岐ソケット１７３を介して排出管１７２へ排出され、その後、排出管の端部に位置した冷却水排出口１７０ｂを介して冷却水タンク（図示せず）または外部に配管で連結されて排出される。

【0085】

一方、前記多重連結配管１７０は、メイン冷却流路１６０が２つ以上から構成されるときに冷却水チャンバ１７４が備えられ、同時に２つ以上のメイン冷却流路に冷却水を供給し排出するように構成される。

【0086】

冷却水チャンバ１７４は、上部のスペースと下部のスペースとが隔離している構造で構成され、上部空間には多重連結配管の供給管１７１から供給される冷却水が流入し、各メイン冷却流路１６０に供給され、各メイン冷却流路１６０を循環した後にそれぞれ排出された冷却水は、下部空間に集まって排出管１７２を介して排出される構造を持つ。

【0087】

このように冷却水チャンバ１７４を備えると、メイン冷却流路１６０の数に応じて複雑に配管または分岐ソケットを備えなくても、同時に各メイン冷却流路１６０に冷却水を供給し、その後、内部捕集塔を経ることで熱交換された冷却水がメイン冷却流路１６０の排出口を介して同時に排出される。

【0088】

図９は本発明の一実施形態に係る反応副産物捕集装置の各領域における反応副産物捕集傾向を示す例示図である。

【0089】

図示の如く、本発明の反応副産物捕集装置に流入した排気ガスは、ハウジングの壁面に設けられた上板の下部外側部分、ハウジング冷却流路、メイン冷却流路、及び内部捕集塔に満遍なく高密度の反応副産物が分布して捕集されていることが分かる。

【0090】

本発明は、上述した特定の好適な実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載される本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも様々な変形実施が可能なのはもとより、それらの変更も特許請求の範囲に記載された範囲内にある。

【符号の説明】

【0091】

１１０ ハウジング
１１１ ハウジング冷却流路
１２０ 上板
１２１ ガス流入口
１２２ 上板冷却流路
１２３ 流路カバー
１３０ 下板
１３１ ガス排出口
１３２ 支持台
１４０ ヒータ
１４１ 熱分配板
１４２ ヒータ電源供給部
１５０ 内部捕集塔
１５１ 垂直プレート
１５１ａ メイン垂直プレート
１５１ｂ 間隔用垂直プレート
１５２ 水平プレート
１５２ａ ベース水平プレート
１５３ 離隔用プレート
１６０ メイン冷却流路
１６０ａ 垂直管
１６０ｂ 曲率管
１６０ｃ 水平管
１７０ 多重連結配管
１７０ａ 冷却水流入口
１７０ｂ 冷却水排出口
１７１ 供給管
１７２ 排出管
１７３ 分岐ソケット
１７４ 冷却水チャンバ
１４１１ ガスホール
１５１１、１５２１ ガスホール
１５１２ 係合孔
１５１３、１５２２ 係合片
１５２３ 配管溝

【要約】

【課題】 冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置を提供する。
【解決手段】 本発明の反応副産物捕集装置は、内部捕集塔を貫通するメイン冷却流路と、ハウジングの内壁に設置されたハウジング冷却流路とを備え、流入した排気ガスがハウジング領域全体にわたって捕集に適切な温度を形成するように冷却し、内部捕集塔を構成する垂直プレートと水平プレートを用いて排気ガスの流れに渦流を形成させて遅滞させながら均一に広がるようにして、高密度に凝集した反応副産物が捕集されるように構成する。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】