JP2009535194A - 半導体装置の副産物捕集装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、半導体素子製造工程においてプロセスチャンバから排出される排気ガスに含まれる反応副産物を効率良く捕集するための副産物捕集装置に関する。本発明による副産物捕集装置は、ガス流入ポートとガス排出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内部に設けられ、排気ガスの流れを曲線（ｃｕｒｖｅ）状に誘導するために湾曲してまたは傾斜して形成された第１プレートを有するトラップモジュールと、を含む。

Description

本発明は、半導体素子製造工程において、プロセスチャンバから排出される排気ガスに含まれる反応副産物を效率良く捕集するための副産物捕集装置に関する。

一般に、半導体製造工程は、大きく前工程（Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）と後工程（Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ）からなる。前工程とは、各種プロセスチャンバ（Ｃｈａｍｂｅｒ）内でウェハ（Ｗａｆｅｒ）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て特定のパターンを加工することにより、いわゆる半導体チップ（Ｃｈｉｐ）を製造する工程をいう。後工程とは、前記の前工程で製造されたチップを個別的に分離した後、リードフレームと結合させて完成品に組み立てる工程を言う。

この際、前記ウェハ上に薄膜を蒸着したり、ウェハ上に蒸着された薄膜をエッチングしたりする工程は、プロセスチャンバ内でシラン（Ｓｉｌａｎｅ）、アルシン（Ａｒｓｉｎｅ）及び塩化ホウ素などの有害ガスと水素などのプロセスガスを使用して高温で行われる。前記工程が行われる間、プロセスチャンバ内部には各種の発火性ガスや腐蝕性異物及び有毒成分を含む有害ガスなどが多量発生する。

従って、半導体製造装備においては、プロセスチャンバを真空状態にする真空ポンプの後端に、前記プロセスチャンバから排出される排気ガスを浄化した後大気に放出するスクラバー（Ｓｃｒｕｂｂｅｒ）を設ける。しかし、前記プロセスチャンバから排出される排気ガスは、大気と接触したり周辺の温度が低かったりすると固形化してパウダーに変わってしまう。かかるパウダーは、排気ラインに固着して排気圧力を上昇させると共に、真空ポンプに流入する場合には真空ポンプの故障を誘発し、排気ガスの逆流をもたらしてプロセスチャンバ内におけるウェハを汚染させる問題点があった。

前記のような問題点を解決するため、図１４に示すように、プロセスチャンバ１０と真空ポンプ３０の間に、前記プロセスチャンバ１０から排出される排気ガスをパウダー状態に凝着させるパウダートラップ装置を設けている。

即ち、図１４に示すように、プロセスチャンバ１と真空ポンプ３はポンプライン５に連結され、前記ポンプライン５には前記プロセスチャンバ１で発生した反応副産物をパウダー形態にトラップして滞積させるためのトラップ管７が前記ポンプライン５から枝分して設けられる。

このような従来のパウダートラップ装置の場合、前記プロセスチャンバ１内部で薄膜の蒸着やエッチング時に発生した未反応ガスが前記プロセスチャンバ１に比べて相対的に低い温度雰囲気を有するポンプライン５に流入し、粉末状態のパウダー９に固形化された後、前記ポンプライン５から枝分設けられたトラップ管７に積もるようになる。

しかし、前記のような従来技術のパウダートラップ装置には次のような問題点があった。

先ず、プロセスチャンバ内部で発生した反応副産物がパウダー状態に転換されてトラップ管に滞積するまでの時間が長くかかるので、その分全体工程時間が長くなる問題点があった。即ち、薄膜を蒸着したりエッチングする時に発生した反応副産物が迅速にパウダーに転換されてトラップ管に滞積することで、前記プロセスチャンバ内部に反応副産物が存在しなくなってこそ次の薄膜蒸着またはエッチング工程が行われることができる。しかし、前記反応副産物がパウダーに転換されるのに多くの時間が要されるので、前記プロセスチャンバから反応副産物が全部除去されるまで工程を行うことができず、待機しなければならない時間が長くなり、それによって装備稼動率が低下するのは勿論、プロセスチャンバの長い待機時間によってその分全体工程時間（ＴＡＴ）が長くなってしまう。

尚、パウダーが滞積するトラップ管の捕集面積（空間）が非常に狭いので、前記トラップ管に滞積したパウダーを頻繁に除去しねばならなくて不便であった。特に、パウダーはトラップ管の入口側にだけ集中的に積もるため、トラップ管のクリーニング周期が短いという短所がある。

そこで、本発明の目的は、反応副産物を迅速に捕集できる副産物捕集装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、交換周期の長い副産物捕集装置を提供することにある。

上記の目的を達成すべく、本発明による副産物捕集装置は、ガス流入ポートとガス排出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内部に設けられ、排気ガスの流れを曲線（ｃｕｒｖｅ）状にまたは傾斜するように誘導するために湾曲してまたは傾斜して形成された第１プレートを有するトラップモジュールと、を含む。

本発明の実施の形態によると、前記トラップモジュールの前記第１プレートが放射状に配置される。

本発明の実施の形態によると、前記トラップモジュールは、前記ハウジング内部に設けられ、前記排気ガスの流れをジグザグ（ｚｉｇｚａｇ）状に案内するように形成された多数の第２プレートをさらに含む。

本発明の実施の形態によると、前記トラップモジュールは、前記第１プレートが設けられる第１トラップ部と、一定間隔離隔するように多段に配置され、排気ガスが流れる通路を提供する多数の開口（ｏｐｅｎｉｎｇ）が形成された第２プレートが設けられる第２トラップ部と、をさらに含む。

本発明の実施の形態によると、前記第２トラップ部は、前記第１トラップ部に比べて前記ガス排出ポートに隣接する位置に提供される。

本発明の実施の形態によると、前記第１プレートは、外側面が前記ハウジングの内側面と接するように提供され、前記ハウジングの内側面と前記第１プレートの外側面の間に排気ガスが通過するように、前記第１プレートの前記外側面には切開部が形成される。

本発明の実施の形態によると、前記第１プレートには複数の貫通孔が形成され、前記貫通孔の大きさは前記ガス流入ポートから遠いほど小くなる。

本発明の実施の形態によると、前記トラップモジュールは、排気ガスが通過する内部通路を有し、外周面に前記第１プレート及び前記第２プレートが固定されるされる内部管と、前記内部管の内部通路に設けられ、前記内部通路を通過する排気ガスの反応副産物を捕集する第３トラップ部と、をさらに含む。

本発明の実施の形態によると、前記第３トラップ部は、前記内部管の内部通路中央に垂直に位置する支持台と、傾斜して提供されるように前記支持台に設けられる第３プレートと、水平方向に提供されるように前記支持台に設けられる第４プレートと、を含む。

本発明の実施の形態によると、前記副産物捕集装置は、前記トラップモジュールから剥がれたパウダー固まりが前記ガス排出ポートを介して抜けることを防止する遮断部材をさらに含む。

本発明の実施の形態によると、前記遮断部材は、前記ガス排出ポートが提供された前記ハウジングの一面から前記ハウジングの内部方向に突出形成される遮断あごと、前記ガス排出ポートの上部に位置する遮断板とを含む。

本発明の実施の形態によると、前記ハウジングは、上部と下部が開口された円筒状の本体と、前記本体の上部に結合され、前記ガス流入ポートが備えられた上板と、前記本体の下部に結合され、前記ガス排出ポートが備えられた下板と、で構成される。

本発明の実施の形態によると、前記副産物捕集装置は、前記ハウジングを冷却するための第１冷却部と、前記トラップモジュールの前記内部管を冷却するための第２冷却部とを含む冷却部材をさらに含む。

本発明の実施の形態によると、前記第１冷却部は、前記ハウジングの壁に提供される第１冷却ラインを含み、前記第２冷却部は、前記内部管の壁に提供される第２冷却ラインを含む。

本発明の実施の形態によると、前記副産物捕集装置は、前記ハウジング内部に流入する排気ガスを加熱するための加熱部材をさらに含む。

上記の目的を達成すべく、本発明による副産物捕集装置は、ガス流入ポートとガス排出ポートを有するハウジングと、前記ハウジング内に提供され、表面に反応副産物を捕集する第１プレートが設けられた第１トラップ部と、前記ハウジング内に提供され、表面に反応副産物を捕集する第２プレートが設けられた第２トラップ部と、を備え、前記第１プレートと前記第２プレートは、排気ガスの流れを互いに相違する方向に案内するように形成される。

本発明の実施の形態によると、前記第１プレート各々は排気ガスの流れを曲線状に誘導するよう傾斜して形成され、各々の前記第２プレートは、前記ハウジングの長さ方向と垂直に配置され、前記第２プレート同士は互いに対向するように一定距離離隔するように提供され、前記第２プレートにはガスの流れ方向がジグザグになるように開口が形成される。

本発明の実施の形態によると、前記第１プレートは、排気ガスがハウジングの長さ方向に流れる時に垂直方向の流れから外れるように、案内するように形成される。

本発明の実施の形態によると、前記第１プレートは、排気ガスがハウジングの長さ方向に流れる時に流線形の流れに案内するように形成される。

本発明の実施の形態によると、前記第１プレート各々は、ハウジングの長さ方向を基準に５０〜６０度の傾斜を有して設けられる。

本発明は、２重のクーリング管構造からなるので、反応副産物をより迅速に冷却することができるという効果を有する。

本発明は、反応副産物をハウジングの外側と内側で同時に冷却するので反応副産物の捕集有効を向上させることができる。

本発明は、ハウジングの内部空間を環状空間と中央空間とに区画し、それぞれの空間には様々な形状のプレートを配置することで、パウダー吸着面積をさらに拡張し、捕集量を極大化することができる利点を有する。

本発明は、トラップモジュール全体にかけて均一にパウダーが捕集されるので、捕集装置の使用周期を延長することができ、頻繁な交換による工程中断を減少させて生産性向上などの効果を得ることができる。

本発明は、捕集モジュールから落下するパウダーの固まりがガス排出ポートを介して抜けないようにすることで、真空ポンプの損傷などを防止することができる。

本発明の捕集装置は、排気ガスが前部分では単純で広い移動経路を通過し、後部分では複雑で狭い移動経路を通過するようにして、パウダーが前部分だけでなく後部分でも均一に積もるようにする構造を有する。また、本発明の捕集装置は、排気ガスの温度をより迅速に下げるために、ハウジングの外部と内部で２重に冷却できる構造を有する。

図１は、本発明の実施の形態による副産物捕集装置を示す外観図であり、図２は、副産物捕集装置を示す部分断面図であり、図３は、副産物捕集装置を示す分解斜視図であり、図４は、副産物捕集装置を示す側面図である。図５は、図４に表示されたＡ−Ａ線断面図である。

本発明の副産物捕集装置は、半導体、ＬＣＤ製造工程またはその他の類似工程で薄膜の蒸着やエッチング時に反応副産物が発生するプロセスチャンバの排気ライン上に及びポンプ後端に設けられる。

図１乃至図５を参照すると、本発明による半導体装置の副産物捕集装置１００は、ハウジング１１０、加熱手段１２０、トラップモジュール１３０及び冷却部材１７０を含んで構成される。

ハウジング１１０は、分離及び結合が容易であるように、円筒状の本体１１２と、ボルト締結によって本体１１２の上部に結合される上板１１４と、ボルト締結によって本体１１２の下部に結合される下板１１６とで構成される。
本体は１１２は、内側壁１１２ａ及び外側壁１１２ｂの二重壁構造を有し、内側壁１１２ａと外側壁１１２ｂの間には冷媒が循環する第１冷却ライン１７２が螺旋状に設けられる。本体１１２の表面温度とハウジング１１０の内部温度は第１冷却ライン１７２によって下降するようになる。上板１１４は、プロセスチャンバから排気ガスが流入するガス流入ポート１１４ａを有し、下板１１６は、排気ガスが排出されるガス排出ポート１１６ａを有する。ガス流入ポート１１４ａには、プロセスチャンバと連結される排気ラインが連結され、ガス排出ポート１１６ａには、真空ポンプと連結される排気ラインが連結される。ちなみに、ハウジング１１０には排気ガスの漏れを防止するためのシール手段であるＯリング１１１などが設けられることが好ましい。

上述したように、ハウジング１１０は分離及び結合が容易な構造を有することにより、維持及び補修における便宜性が得られる。例えば、ハウジング１１０の維持及び補修は、ハウジング１１０の内壁（本体の内側壁）及びトラップモジュールに蒸着されるパウダーを除去するために施される。

加熱手段１２０はハウジング１１０の上板１１４の下に設けられる。加熱手段１２０は、ヒーター１２２及びヒーター１２２の上面に設けられる多数のヒーティングプレート１２４を含む。ヒーティングプレート１２４は、中央部に流入する排気ガスが回りの外側、即ち、ハウジング１１０の内側壁１１２ａの方に向かって拡散されるように放射状に設けられる。排気ガスはヒーター１２２の上面に放射状に設けられたヒーティングプレート１２４によってハウジング１１０の内側壁がある周辺部に均一に拡散される。さらに、ヒーティングプレート１２４は、排気ガスがヒーター１２２の上面中央に到逹した直後、周縁に拡散されるまでの加熱経路を提供し、これにより、排気ガスはヒーティングプレート１２４によって十分加熱されて、化学的変化に必要なエネルギーが供給されるようになる。

ヒーター１２２は外部電源部と連結され、その内部には熱線が設けられ、排気ガスによって腐蝕しないようにセラミック、インコネル（ｉｎｃｏｎｅｌ）などの素材で構成されることが好ましい。また、ヒーター１２２にはハウジング１１０の外部から熱線を引入し引出するための被覆管１２７が連設される。

一方、加熱手段１２０は、ガス流入ポート１１４ａを介してハウジング１１０内部に流入する排気ガスがヒーター１２２の中央部分に向かうように排気ガスの流れを案内する円筒状ガイド１２８を有する。円筒状ガイド１２８は、ヒーティングプレート１２４の上部に設けられる。本発明による前記ヒーティングプレート１２４は、真空圧下で排気ガスの流れが最大限保障されるように若干変形されて構成されることができる。

図２、図５、図６及び図７を参照すると、トラップモジュール１３０はパウダーを捕集するのに非常に重要な構成である。トラップモジュール１３０は、第１トラップ部１３４、第２トラップ部１４２、第３トラップ部１５０及び内部管１３２からなる。

内部管１３２はハウジング１１０の内部中央に位置する。内部管１３２は、複数の水平支持ピン１３３によってハウジング１１０の下板１１６から離隔するように設けられる。水平支持ピン１３３はハウジング１１０のフランジリング１１９部分に設けられる。内部管１３２の外周面に第１トラップ部１３４と第２トラップ部１４２が設けられ、内部通路には第３トラップ部１５０が設けられる。内部管１３２は第２冷却ライン１７４によって冷却される。第２冷却ライン１７４は、内部管１３２の外側壁１３２ｂと内側壁１３２ａの間の空間に螺旋状に設けられる。

即ち、ハウジング１１０の内部空間は、内部管１３２によって、内部管１３２外側に該当する環状空間ａ１と、内部管１３２の内側（内部通路）に該当する中央空間ａ２とに区画される。ハウジング１１０の内部空間に流入した排気ガスの一部は環状空間ａ１に流れ、残りの排気ガスは中央空間ａ２に流れるようになる。環状空間ａ１には第１、２トラップ部１３４、１４２が位置し、中央空間ａ２には第３トラップ部１５０が位置する。環状空間ａ１に流れる排気ガスは外側のハウジング１１０と内側の内部管１３２の温度影響を受けて温度が下がり、中央空間（内部管の内部通路）ａ２に流れる排気ガスは内部管１３２の温度影響を受けて温度が下がるようになる。このように、本発明はハウジング１１０の内部空間を通過する排気ガスが均一に冷却されるので、反応副産物がパウダー形態に変換されてトラップモジュール１３０に捕集される効率が大きく向上する。

このように、本発明のパウダー捕集装置１３０は、ハウジング１１０及びハウジング内部の内部管１３２からなる２重管構造を有するだけでなく、ハウジング１１０と内部管１３２の両方が冷却される多重冷却構造を有することに、その構造的な特徴がある。

第１トラップ部１３４は、内部管１３２の外周面に放射状（６０度間隔）に傾斜して設けられる６個の第１プレート１３６を有する。第１プレート１３６は、排気ガスの流れを曲線（ｃｕｒｖｅ）状に誘導するため、湾曲して形成される。第１プレート１３６同士は排気ガスの円滑な流れのために十分な距離を置いて位置する。即ち、第１プレートは湾曲形状に内部管１３２の外周面に傾斜して設けられる。この時、第１プレート１３６は所定角度（５０〜６０度）の傾斜を持って設けられることができる。例えば、第１プレート１３６の傾斜度が大きいと（大きく傾いた状態になると）パウダーが第１プレート１３６にだけ集中的に積もるようになり、逆に第１プレート１３６の傾斜度が小さいと（殆ど直立した状態になると）パウダーが第１プレートには積もらないで第２プレートにだけ積もるようになる。一方、第１プレート１３６には複数の貫通孔１３６ａが形成される。貫通孔１３６ａは、ガス流入ポート１１４ａから遠くなるほど大きさが小くなることが好ましい。第１プレート１３６の外側面１３７がハウジング１１０の内側面（本体の内側壁）１１２ａと接するようになって、ハウジング１１０との熱交換が容易に行われる。即ち、第１プレート１３６はハウジング１１０と内部管１３２によって冷却される。第１プレート１３６は、外側面１３７に一部分が切開された切開部１３６ｂを有する。例えば、第１プレート１３６は平板形状を有し、所定角度傾くように内部管１３２の外周面に設けられることができる。

上述した第１トラップ部１３４における排気ガスの流れは次の通りである。排気ガスは、第１プレート１３６同士の間の曲線通路に沿って旋回しながら移動し、排気ガスの一部は第１プレート１３６の貫通孔１３６ａ及び切開部１３６ｂを介して垂直下方に移動する。このように第１トラップ部１３４は、排気ガスの円滑な流れのために傾いたメイン経路の他に多数の垂直な補助経路を提供する。

第２トラップ部１４２は第１トラップ部１３４の下端に位置する。第２トラップ部１４２は、内部管１３２の外周面に排気ガスがジグザグ（ｚｉｇｚａｇ）状に通過できる水平及び垂直通路を提供する３段の第２プレート１４４を有する。水平通路は第２プレート１４４同士の間に提供され、垂直通路は第２プレート１４４に形成された多数の開口（ｏｐｅｎｉｎｇ）１４４ａによって提供される。第２プレート１４４の開口１４４ａは互いに異なる位置に形成される。第１トラップ部１３４と隣接する最上端の第２プレート１４４は、第１トラップ部１３２の第１プレート１３６の間を通過した排気ガスが第２トラップ部１４２に容易に流入するように、上方に傾いた傾角部分１４４ｂを有する。もし、傾角部分１４４ｂが備えられなければ、第１トラップ部１３４と第２トラップ部１４２の間の空間で渦流が発生してしまう。このような渦流はパウダーの円滑な流れを妨害して、第２トラップ部１４２上端にだけパウダーが集中的に積もる原因となる。

図面に示すように、第１トラップ部１３４の長さは第２トラップ部１４２の長さより長く形成される。例えば、第１トラップ部１３４と第２トラップ部１４２の長さ比率は７：３が好ましい。例えば、第１トラップ部と第２トラップ部の長さ比率が５：５に調節される場合、反応副産物が第１トラップ部に集中的に積もる現象が発生する。このような現象は第１トラップ部における反応副産物の停滞が一つの原因になる場合があり、反応副産物の停滞は第１トラップ部の第１プレートの傾斜角度及び第２トラップ部の長い移動経路によって発生しうる。

第３トラップ部１５０は内部管１３２の内部通路ａ２に設けられる。第３トラップ部１５０は内部管１３２の内部通路ａ２を通過する排気ガスの反応副産物を捕集する。第３トラップ部１５０は、内部管１３２の内部通路ａ２の中央に垂直常態に位置する支持台１５２と、支持台１５２に傾くように設けられる４個の第３プレート１５４と、支持台１５２に水平状態に設けられる複数の第４プレート１５６とを有する。支持台１５２の上部は内部管１３２に３個のボルトによって締結される。第４プレート１５４は支持台１５２に６段に設けられ、最下端に設けられる第４プレート１５４はパウダーの固まりがガス排出ポート１１６ａを介して抜けないよう円板からなり、外側面は折曲形状に形成されて、排気ガスの排出を容易にする。

図８乃至図１１は、第３トラップ部の様々な変形例を示す図である。

図８には、支持台１５２と、支持台１５２に多段に設けられる第４プレート１５８とで構成される第３トラップ部１５０ａが図示されている。そして、図９乃至図１１には、貫通孔１５９ａが形成された６個の第５プレート１５９及び水平状態の第６プレート１６０で構成された第３トラップ部１５０ａが図示されている。第５プレート１５９は内部管１３２の内部通路ａ２に傾斜して位置し、外側面が内部管１３２の内側壁１３２ａと接するように設けられる。そして、第６プレート１６０は下板１１６の上面から３個の支持台１６１によって支持された状態で多段に設けられる。

一方、本発明の捕集装置は遮断部材を有する。遮断部材はトラップモジュール１３０から剥がれたパウダーの固まりがガス排出ポート１１６ａを介して抜けないように遮断する。遮断部材は、下板１１６の内面から上方向に突出形成される遮断あご１６２からなる。前記遮断あご１６２は、側方向から流入するパウダーの固まりを遮断する。例えば、遮断部材は、第３トラップ部１３０に設けられることができ、図６に図示された第３トラップ部１５０で最下端に位置する第４プレート１５４と、図１０に図示された第３トラップ部１５０ｂで最下端に位置する第６プレート１６０が遮断板の機能を行う。

トラップモジュール１３０におけるプレートの取付け個数は限定されないが、多すぎる場合は排気ガスの円滑な流れを妨害し、プレート同士の間隔が細すぎる場合はパウダーが蒸着された時に通路が早く詰まる結果をもたらす虞がある。従って、プレートの取付け個数は、取付け環境、ハウジングの内圧、行われている工程などの様々な要因を総合的に考慮して適切に選択することができる。

上述したように、本発明の副産物捕集装置は、排気ガスが前部分では単純で広い移動経路を通過し、後部分では複雑で狭い移動経路を通過するようにして、パウダーが前部分だけでなく後部分でも均一に蒸着されるようにする。言い替えれば、ハウジング１１０の内部に流入する排気ガスの反応副産物は、ハウジング１１０内部の低い温度雰囲気によってパウダー形態に変化する。この時、排気ガスが第１トラップ部１３４の傾いた広い移動経路を通過しながら、排気ガスのパウダーの一部が第１トラップ部１３４の第１プレート１３６及び内部管１３２の外周面に積もるようになる。そして、第１トラップ部１３４を通過した残りのパウダーは、第２トラップ部１４２の第２プレート１４４によって提供される狭く複雑な通路を通過しながら、第２プレート１４４の表面と内部管１３２の外周面に積もるようになる。

冷却部材１７０は、ハウジング１１０の内部に流入する排気ガスに含まれた反応副産物をトラッピング（ｔｒａｐｐｉｎｇ）するためにハウジング１１０内部を低温の雰囲気にする。図面に示すように、冷却部材１７０は、ハウジング１１０の本体１１２を冷却するための第１冷却ライン１７２と、トラップモジュール１３０の内部管１３２を冷却するための第２冷却ライン１７４と、第１、２冷却ライン１７２、１７４に冷媒を供給するための供給管１７６と、冷却ラインを通過した冷媒が排出される排出管１７７とを含む。

ここで、第１冷却ライン１７２と第２冷却ライン１７４はハウジング１１０と内部管１３２の表面を冷却するのは勿論、ハウジング１１０の内部温度及びトラップモジュール１３０のプレートの温度を下げるようになる。第１、２冷却ライン１７２、１７４に冷媒を流すと、ハウジング１１０、内部管１３２、プレート１３６、１４４、１５４、１５６及びハウジング内部温度は排気ガスの温度に比べて相対的に著しく低くなる。

従って、排気ガス（特に反応副産物）はハウジング１１０に流入しながら加熱部材１２０によって加熱された直後、蒸気状態で低い温度に冷却されたハウジング１１０、内部管１３２そしてプレート１３６、１４４、１５４、１５６の表面に接すると瞬間的に膜質化されて蒸着されながら急速度の捕集が行われる。ここで、トラップモジュール１３０の表面に蒸着される瞬間の反応副産物は蒸気（Ｖａｐｏｒ）状態から固形（Ｓｏｌｉｄ）状態に転換される時点で膜質化され、プレート１３６、１４４、１５４、１５６表面及び内部管１３２の表面にさらに迅速、均一且つ確実に蒸着される。

特に、本発明は、ハウジング１１０の内部温度及びプレート１３６、１４４、１５４、１５６の表面温度を迅速に下げるよう、ハウジング１１０と内部管１３２が第１、２冷却ライン１７２、１７４によって冷却され、第１、２プレート１３６、１４４はハウジング１１０の内側壁と内部管１３２の外側壁に接触するように設けられ、第３、４プレート１５４、１５６は内部管１３２の内側壁に接触するように設けられて、プレート１３６、１４４、１５４、１５６の熱交換面積が増加する。これにより、ハウジング１１０に流入する反応副産物をさらに迅速に固形化できる雰囲気を造成するようになる。

このように、本発明の副産物捕集装置は、ハウジングに流入する反応副産物をさらに迅速に固形化できるようにハウジングの外部と内部で２重に冷却できる構造を有する。

以下では、上記のように構成された本発明による半導体装置の副産物捕集装置の動作を、図面を参照して反応副産物の流れを中心に説明する。

先ず、外部の冷媒タンクと連結された冷媒供給管４０を介して第１冷却ライン４１０及び第２冷却ライン４２０に冷媒が供給される。第１冷却ラインと第２冷却ラインに冷媒が流れながら、ハウジング、内部管、プレート表面及びハウジング内部温度が下降するようになる。そして、加熱部材のヒーター作動で高温の熱を放出することで、ヒーター２２０と接触したヒーティングプレート２１０が高温に加熱される。

上記のように、本発明の捕集装置が稼動されている状態で、本発明の捕集装置と連結されたプロセスチャンバで発生する多量の反応副産物を含む排気ガスはガス流入ポートを介してハウジング内部に流入する。排気ガスは加熱部材によって加熱された後ハウジングの内部空間に拡散される。

ハウジング１１０の内部空間に拡散される排気ガスの一部は環状空間ａ１に流れ、残りの排気ガスは中央空間ａ２に流れるようになる。環状空間ａ１に流れる排気ガスは既に低温に冷却されたハウジングの内側壁、第１プレート、内部管の外側壁表面と接触するようになり、ハウジングの内側壁、第１プレート、内部管の外側壁表面と接触する瞬間冷却されて、蒸気状態から急速に固形化が進行されながら各表面に蒸着される。

また、中央空間（内部管の内部通路）ａ２に流れる排気ガスは既に低温に冷却された内部管の内側壁及び第３プレート表面と接触するようになり、内部管の内側壁及び第３プレート表面と接触する瞬間冷却されて、蒸気状態から急速に固形化が進行されながら各表面に蒸着される。

このように、本発明はハウジングの外部と内部で２重に冷却する構造を有するので、ハウジング内部温度を低く維持することができ、従って反応副産物をさらに迅速に固形化できる利点を有する。ちなみに、気体状態の反応副産物は急激に温度が低下すると吸着性の強いパウダーになり、特に反応副産物は所定温度以下に冷却された部位でさらに吸着性が強い特性を有する。従って、ハウジング１１０の内部空間を通過する反応副産物が迅速に冷却されるので、反応副産物がパウダー形態に変換されてトラップモジュール１３０に捕集される効率が大きく向上する。

一方、トラップモジュールの第１トラップ部で捕集されなかった他の反応副産物は、第２トラップ部の水平垂直通路をジグザグに通過しながら所定温度以下に冷却され固形化されて、第２プレート表面と内部管の外側壁、そしてハウジングの内側壁に積もるようになる。そして、第３トラップ部の上端部で捕集されなかった他の反応副産物は、第３トラップ部の第４プレートをジグザグに通過しながら固形化されて、第４プレート表面と内部管の内側壁に積もるようになり、図１２のようにトラップモジュール全体にかけて均一にパウダーが蒸着される。図１３に示すように、円板のプレートが多段に設けられたトラップモジュールの場合は、上部のプレート上面にだけパウダーが積もるため、交換周期が非常に短いだけでなく捕集効率が著しく低下することが判る。

即ち、本発明の副産物捕集装置は、排気ガスが前部分では単純で広い移動経路を通過し、後部分では複雑で狭い移動経路を通過するようにして、パウダーが前部分だけでなく後部分でも均一に蒸着される。従って、捕集装置の交換周期が画期的に延長され、それによって工程遅延の減少による生産性向上及び原価節減の効果を得ることができる。

一方、本発明による副産物捕集装置は様々に変形されることができ、様々な形態に具現されることができる。しかし、本発明は前記の詳細な説明で言及される特別な形態に限定されることではなく、むしろ添付の請求の範囲によって定義される本発明の精神と範囲内におけるすべての変形物と均等物及び代替物を含むと理解されるべきである。
[産業上の利用可能性]

本発明は、半導体、ＬＣＤを製造する全ての製造設備に応用が可能である。特に、本発明の副産物捕集装置は、半導体、ＬＣＤ製造工程またはその他の類似工程で薄膜の蒸着やエッチング時に反応副産物が発生するプロセスチャンバの排気ライン上に及びポンプ後端に適用されて、排気ライン上に排気される反応副産物の效率的な捕集を可能とする。

図１は、本発明の実施の形態による副産物捕集装置を示す外観図である。 図２は、副産物捕集装置を示す部分断面図である。 図３は、副産物捕集装置を示す分解斜視図である。 図４は、副産物捕集装置を示す側面図である。 図５は、図４に表示されたＡ−Ａ線断面図である。 図６は、トラップモジュールの分解斜視図である。 図７は、トラップモジュールの側面図である。 図８は、変形された第３トラップ部を示す斜視図である。 図９は、変形された第３トラップ部を有するトラップモジュールを示す斜視図である。 図１０は、図９のトラップモジュールが設けられた副産物捕集装置を示す部分断面図である。 図１１は、図１０における第３トラップ部の第６プレートを示す図である。 図１２は、本発明のトラップモジュールに反応副産物が捕集された状態を示す写真である。 図１３は、プレートが多段に配置されたトラップモジュールにおける反応副産物捕集状態を示す写真である。 図１４は、従来の副産物捕集装置を説明するための概念図である。

符号の説明

１１０ ハウジング
１２０ 加熱手段
１３０ トラップモジュール
１７０ 冷却部材

Claims (34)

1. プロセスチャンバで発生する排気ガス内の反応副産物を捕集するための副産物捕集装置であって、
   ガス流入ポートとガス排出ポートを有するハウジングと、
   前記ハウジング内部に設けられ、排気ガスの流れを曲線状に誘導するために湾曲してまたは傾斜して形成された第１プレートを有するトラップモジュールと、を含むことを特徴とする半導体製造装置の副産物捕集装置。
2. 前記トラップモジュールの前記第１プレートが放射状に傾斜して配置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
3. 前記トラップモジュールは、
   前記ハウジング内部に設けられ、前記排気ガスの流れをジグザグ状に案内するように形成された多数の第２プレートをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
4. 前記トラップモジュールは、
   前記第１プレートが設けられる第１トラップ部と、
   一定間隔離隔するように多段に配置され、排気ガスが流れる通路を提供する多数の開口が形成された第２プレートが設けられる第２トラップ部と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
5. 前記第１トラップ部の長さは前記第２トラップ部の長さより長いことを特徴とする請求項４に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
6. 前記第２トラップ部は、前記第１トラップ部に比べて前記ガス排出ポートに隣接する位置に提供されることを特徴とする請求項４に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
7. 前記第１プレートは、外側面が前記ハウジングの内側面と接するように提供され、
   前記ハウジングの内側面と前記第１プレートの外側面の間に排気ガスが通過するように、前記第１プレートの前記外側面には切開部が形成されることを特徴とする請求項４に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
8. 前記第１プレートには複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
9. 前記貫通孔の大きさは前記ガス流入ポートから遠いほど小さくなることを特徴とする請求項８に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
10. 前記トラップモジュールは、
    排気ガスが通過する内部通路を有し、外周面に前記第１プレート及び前記第２プレートが固定される内部管と、
    前記内部管の内部通路に設けられ、前記内部通路を通過する排気ガスの反応副産物を捕集する第３トラップ部と、をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
11. 前記第３トラップ部は、
    前記内部管の内部通路中央に垂直に位置する支持台と、
    傾斜して提供されるように前記支持台に設けられる第３プレートと、
    水平方向に提供されるように前記支持台に設けられる第４プレートと、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
12. 前記トラップモジュールから剥がれたパウダー固まりが前記ガス排出ポートを介して抜けることを防止する遮断部材をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
13. 前記遮断部材は、
    前記ガス排出ポートが提供された前記ハウジングの一面から前記ハウジングの内部方向に突出形成される遮断あごを含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
14. 前記遮断部材は、
    前記ガス排出ポートの上部に位置する遮断板をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
15. 前記ハウジングは、
    上部と下部が開口された円筒状の本体と、
    前記本体の上部に結合され、前記ガス流入ポートが備えられた上板と、
    前記本体の下部に結合され、前記ガス排出ポートが備えられた下板と、で構成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
16. 前記ハウジング内部を通過する排気ガスを冷却するための冷却部材をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
17. 前記冷却部材は、
    前記ハウジングを冷却するための第１冷却部と、
    前記トラップモジュールの前記内部管を冷却するための第２冷却部と、を含み、
    前記第１プレート及び前記第２プレートは、前記冷却部材によって冷却された前記ハウジング及び前記内部管と熱交換が行われることを特徴とする請求項１６に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
18. 前記第１冷却部は、前記ハウジングの壁に提供される第１冷却ラインを含み、
    前記第２冷却部は、前記内部管の壁に提供される第２冷却ラインを含むことを特徴とする請求項１７に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
19. 前記ハウジング内部に流入する排気ガスを加熱するための加熱部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
20. プロセスチャンバで発生する排気ガス内の反応副産物を捕集するための副産物捕集装置であって、
    ガス流入ポートとガス排出ポートを有するハウジングと、
    前記ハウジング内に提供され、表面に反応副産物を捕集する第１プレートが設けられた第１トラップ部と、
    前記ハウジング内に提供され、表面に反応副産物を捕集する第２プレートが設けられた第２トラップ部と、を備え、
    前記第１プレートと前記第２プレートは、排気ガスの流れを互いに相違する方向に案内するように形成されることを特徴とする半導体製造装置の副産物捕集装置。
21. 前記第１プレート各々は排気ガスの流れを曲線状に誘導するよう傾斜して形成され、
    各々の前記第２プレートは、前記ハウジングの長さ方向と垂直に配置され、前記第２プレート同士は互いに対向するように一定距離離隔するように提供され、前記第２プレートにはガスの流れ方向がジグザグになるように開口が形成されることを特徴とする請求項２０に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
22. 前記第１プレート各々は、ハウジングの長さ方向を基準に５０〜６０度の傾斜を有して設けられることを特徴とする請求項２１に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
23. 前記第１プレートは、排気ガスがハウジングの長さ方向に流れる時に垂直方向の流れから外れるように、案内するように形成されることを特徴とする請求項２１に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
24. 前記第１プレートは、排気ガスがハウジングの長さ方向に流れる時に流線形の流れに案内するように形成されることを特徴とする請求項２１に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
25. プロセスチャンバで発生する排気ガス内の反応副産物を捕集するための副産物捕集装置であって、
    ガス流入ポートとガス排出ポートを有し、排気ガスが流れる内部通路を有するハウジングと、
    前記ハウジング内部に設けられる冷却塔と、
    前記ハウジング内部に提供され、表面に反応副産物を捕集する複数のプレートを有するトラップモジュールと、を含むことを特徴とする半導体製造装置の副産物捕集装置。
26. 前記ハウジングと前記冷却塔を冷却する冷却部材をさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
27. 前記内部通路が外側の環状空間と内側の中央空間とに区画されるように、前記冷却塔は管形状からなることを特徴とする請求項２６に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
28. 前記複数のプレートは、前記ハウジングの内側面と前記冷却塔の外側面に接することを特徴とする請求項２６または請求項２７に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
29. 前記複数のプレートは、排気ガスの流れを互いに相違する方向に案内するように形成された第１プレートと第２プレートを含むことを特徴とする請求項２６または請求項２７に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
30. 前記トラップモジュールは、
    前記第１プレートが設けられる第１トラップ部と、前記第２プレートが設けられる第２トラップ部を含み、
    前記第１プレートは、排気ガスの流れを曲線状に誘導するために湾曲してまたは平面状に形成され、
    前記第２プレートは、前記排気ガスの流れをジグザグ状に案内するように形成されることを特徴とする請求項２９に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
31. 前記第１プレートが放射状に傾斜して配置されることを特徴とする請求項３０に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
32. 前記冷却塔の中央空間に設けられ、前記中央空間を通過する排気ガスの反応副産物を捕集する第３プレートをさらに含むことを特徴とする請求項２７に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
33. 前記トラップモジュールから剥がれたパウダー固まりが前記ガス排出ポートを介して抜けることを防止する遮断部材をさらに含むことを特徴とする請求項２６または請求項２７に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。
34. 前記冷却部材は、
    前記ハウジングの壁に提供される第１冷却ラインを有する第１冷却部と、
    前記冷却塔の壁に提供される第２冷却ラインを有する第２冷却部とを含み、
    前記プレートは前記冷却部材によって冷却された前記ハウジング及び前記冷却塔と熱交換が行われることを特徴とする請求項２６または請求項２７に記載の半導体製造装置の副産物捕集装置。

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