JP6804621B1 - 半導体プロセス用流路方向転換式反応副産物捕集装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 半導体製造工程中における１次反応副産物捕集装置と真空ポンプとの間に設置され、前工程の１次反応物捕集装置から排出された排気ガス中に含まれている未捕集の反応副産物を再度除去するように、多様な形態を有する捕集ディスクの上下位置を組み合わせて垂直配列された形で設置し、流入した排気ガスの流路方向及び移動速度の調節によって各捕集ディスクから高効率で反応副産物を捕集する反応副産物捕集装置を提供する。【解決手段】 本発明は、ガス流入口を有する上板、及び内部へ延びるように突出したガス排出口と締結口を有する下板が設けられ、流入した排気ガスを収容の後に排出する円筒管状のハウジングと、前記ハウジングの内部に垂直配列された形で設置され、流入した排気ガス中から反応副産物を捕集する流路方向転換式ディスク捕集塔とから構成される、半導体プロセス用流路方向転換式反応副産物捕集装置を提供する。【選択図】 図３
Description
本発明は、半導体プロセス用流路方向転換式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排出された排気ガス中に含まれている反応副産物（反応副生成物）を捕集する反応物捕集装置の後段に設置され、１次に反応副産物が除去された排気ガス中に残っている微量の未捕集反応副産物を、排気ガスの流路方向転換を介して多段階の捕集過程を経て除去する２次反応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（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。
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。
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。
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工程に応じて選択的にＳｉＨ４（シラン）、アルシン、塩化ホウ素、水素、ＷＦ６（六フッ化タングステン）、ＴｉＣｌ４（四塩化チタン）、ＮＨ３（アンモニア）などの反応ガスの少なくとも１種が注入されて高温で薄膜蒸着工程を行う。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。
このような有害ガスを浄化して放出するために、半導体製造設備には、プロセスチャンバを真空状態にする真空ポンプと、真空ポンプの後段に設置され、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。
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、排気ラインに固着し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。
このため、半導体製造設備は、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。
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ピングラインで連結され、プロセスチャンバから反応の後に排出された排気ガス中に含まれている粒子状反応副産物を凝集して捕集する。
しかし、顧客社の工程変化及び反応ガス量の増加趨勢により、上述したように反応副産物捕集装置のみでは完全な反応副産物の除去が難しいため、排出される排気ガス中に未捕集の粒子状反応副産物が残っていることがあり、これにより真空ポンプに損傷を与えるおそれがあるという問題点がある。
本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、半導体製造工程中における１次反応副産物捕集装置と真空ポンプとの間に設置され、前工程の１次反応物捕集装置から排出された排気ガス中に含まれている未捕集の反応副産物を再度除去するように、多様な形態を有する捕集ディスクの上下位置を組み合わせて垂直配列された形で設置し、流入した排気ガスの流路方向及び移動速度の調節によって各捕集ディスクから高効率で反応副産物を捕集する反応副産物捕集装置を提供することにある。
上記の目的を達成し且つ従来の欠点を除去する課題を解決するための本発明は、半導体プロセスのプロセスチャンバから排出された排気ガス中の反応副産物を捕集する１次反応副産物捕集装置を経た排気ガス中に含まれている未捕集の反応副産物を再度捕集して真空ポンプに供給する反応副産物捕集装置において、
ガス流入口を有する上板、及び内部へ延びるように突出したガス排出口と締結口を有する下板が設けられ、流入した排気ガスを収容の後に排出する円筒管状のハウジングと、前記ハウジングの内部に垂直配列された形で設置され、流入した排気ガスから反応副産物を捕集する流路方向転換式ディスク捕集塔とから構成され、
前記流路方向転換式ディスク捕集塔は、互いに異なる外形を有する周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク及び周辺開口−中心閉塞型捕集ディスクをそれぞれ少なくとも一つずつ備えて上下に組み合わせて配列し、これらを貫通して上下に一定間隔で離間させて一体化させる間隔維持締結棒、及び一定間隔で離間して一体化された各捕集ディスクをハウジングの下板の上面から離隔させてガス排出口の上方側に位置するように設置する支持部をさらに備えて構成されたことを特徴とする、半導体プロセス用流路方向転換式反応副産物捕集装置を提供する。
ガス流入口を有する上板、及び内部へ延びるように突出したガス排出口と締結口を有する下板が設けられ、流入した排気ガスを収容の後に排出する円筒管状のハウジングと、前記ハウジングの内部に垂直配列された形で設置され、流入した排気ガスから反応副産物を捕集する流路方向転換式ディスク捕集塔とから構成され、
前記流路方向転換式ディスク捕集塔は、互いに異なる外形を有する周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク及び周辺開口−中心閉塞型捕集ディスクをそれぞれ少なくとも一つずつ備えて上下に組み合わせて配列し、これらを貫通して上下に一定間隔で離間させて一体化させる間隔維持締結棒、及び一定間隔で離間して一体化された各捕集ディスクをハウジングの下板の上面から離隔させてガス排出口の上方側に位置するように設置する支持部をさらに備えて構成されたことを特徴とする、半導体プロセス用流路方向転換式反応副産物捕集装置を提供する。
好適な実施形態において、前記流路方向転換式ディスク捕集塔の上下間の配置構造は、上段から周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク、周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク、周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク、周辺開口−中心閉塞型捕集ディスクの順に垂直配列することにより、排気ガスが下部に流下してハウジングの中央と外郭を交互に流れながら、初期には下部で反応副産物の捕集が行われ、次第に上部で反応副産物の捕集が行われるように構成されてもよい。
好適な実施形態において、前記周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスクは、面状体の中央部に設けられたメッシュ部と、面状体の周辺に沿って円形配列された複数の開口部と、周縁に沿って垂直に上方に突出したガイド縁部とから構成され、前記メッシュ部と開口部との間の面状体には、間隔維持締結棒が貫通するように複数の締結ホールが円形配列されて設けられ、前記隣接する開口部同士の間の面状体の少なくとも２箇所には、支持部が貫通する支持部ホールが設けられてもよい。
好適な実施形態において、前記周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスクは、面状体の中央部に設けられた開口部と、面状体の周辺に沿って円周方向に設けられた２つのメッシュ部と、周縁に沿って垂直に上方に突出したガイド縁部とから構成され、前記開口部とメッシュ部との間の面状体には、間隔維持締結棒が貫通するように複数の締結ホールが円形配列されて設けられ、前記隣接するメッシュ部同士の間の面状体の少なくとも２箇所には、支持部が貫通する支持部ホールが設けられてもよい。
好適な実施形態において、前記周辺閉塞−中心開口型捕集ディスクは、面状体の中央部に設けられた開口部と、周縁に沿って垂直に上方に突出したガイド縁部とから構成され、前記開口部が設けられていない面状体には、開口部の円形の周りに沿って間隔維持締結棒が貫通するように複数の締結ホールが円形配列されて設けられ、前記開口部が設けられていない面状体には、少なくとも２箇所に支持部が貫通する支持部ホールが設けられてもよい。
好適な実施形態において、前記周辺開口−中心閉塞型捕集ディスクは、面状体の周辺に沿って円形配列された複数の開口部と、周縁に沿って垂直に上方に突出したガイド縁部とから構成され、前記開口部が設けられていない中央部の面状体の周縁には、間隔維持締結棒が貫通するように複数の締結ホールが円形配列されて設けられ、前記隣接する開口部同士の間の面状体の少なくとも２箇所には、支持部が貫通する支持部ホールが設けられてもよい。
好適な実施形態において、前記間隔維持締結棒は、一つの棒状をし、周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク及び周辺開口−中心閉塞型捕集ディスクの面状体の同一位置に設けられた各締結ホール間を垂直に貫通した後、締結ホールとの接触部を溶接して固定構成するが、反応副産物の成長サイズ（＜５ｍｍ）を考慮したサイズの離隔間隔で離隔させてもよい。
好適な実施形態において、前記支持部は、棒状の外部管と、その中に挿入されたねじ山付き棒状ボルトとから構成され、前記外部管は周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク及び周辺開口−中心閉塞型捕集ディスクの面状体の同一位置に設けられた支持部ホールを貫通して締結部間の接触部位が溶接固定されて一体化され、ボルトの下端はハウジングの下板の上面に少なくとも２つ設けられた締結口に挿入されて螺合によって固定され、上端は周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスクの支持部ホールを貫通してナットで締結されることにより、上端の位置が固定されてもよい。
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、半導体製造工程中における１次反応副産物捕集装置と真空ポンプとの間に設置され、前工程の１次反応物捕集装置から排出された排気ガス中に含まれている未捕集の反応副産物を再び除去するように、多様な形態を有する捕集ディスクの上下位置を組み合わせて配列した流路方向転換式ディスク捕集塔をハウジングの内部に垂直配列された形で設置した反応副産物捕集装置を備え、流入した排気ガスの流路方向及び移動速度を調節することにより、流入した排気ガスが、多段に垂直配列された捕集ディスクを順次経て、排気ガスの方向が交互に転換されながら形成される長い移動経路、及び水平方向と開口による主な流れとメッシュによる補助流れとの移動速度の差により発生する渦流により各捕集ディスクで十分な反応副産物捕集時間と衝突回数が増加し、排気ガス中に含まれている未捕集の反応副産物を高効率で除去することができるという効果を持つ。
また、メッシュ型を備えた捕集ディスクを序盤部に位置させ、ガス流入口を介してハウジングの内部に流入した初期排気ガスが、流路方向転換式ディスク捕集塔の上段部で先に捕集されず、下部に位置した閉塞構造を持つ捕集ディスクへ流れて先に捕集された後、上段部へ流れて順次捕集されるようにすることにより、捕集面積を高効率で使用することができという効果を持つ。
また、流路方向転換式ディスク捕集塔を構成する各捕集ディスク間を上下に一定間隔で離間させることにより、反応副産物の成長サイズ（＜５ｍｍ）を考慮して、スムーズかつ高効率で継続的な反応副産物の捕集が可能であるという効果を持つ。
上述したように、本発明は、さまざまな効果を持つ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。
以下、本発明の実施形態の構成及び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、関連した公知の機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にするおそれがあると判断された場合は、その詳細な説明を省略する。
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断面図、図３は本発明の一実施形態に係る流路方向転換式ディスク捕集塔の全体構成図、図４は本発明の一実施形態に係る周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスクの構成図、図５は本発明の他の実施形態に係る周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスクの構成図、図６は本発明の別の実施形態に係る周辺閉塞−中心開口型捕集ディスクの構成図、図７は本発明の別の実施形態に係る周辺開口−中心閉塞型捕集ディスクの構成図、図８は本発明に係る反応副産物捕集装置が設置された位置を示す全体構成図である。
図示の如く、本発明に係る反応副産物捕集装置の構成は、大きく、本体をなすハウジング１と、前記ハウジング１の内部に垂直配列された形で設置され、流入した排気ガスから反応副産物を捕集する流路方向転換式ディスク捕集塔２とで構成される。
ハウジング１は、円筒管状をし、上部にはガス流入口１１を有する上板１２が設けられ、下部にはハウジング１の内部へ延びて突出したガス排出口１３を有するため反応副産物の除去された排気ガスを排出する下板１４が設けられ、流入した排気ガスを収容の後に排出するように構成される。
前記上板１２に設けられたガス流入口は、上方に突出した形状を有し、ハウジング１の内部の下方には突出しないように形成され、ハウジングの内部に流入した排気ガスが流路方向転換式ディスク捕集塔２及びハウジング１の内壁の方向にまんべんなく供給されるように構成される。
前記下板１４に設けられたガス排出口１３は、外方に突出するだけでなく、ハウジング１の内部に突出して高さが延びた形状を持つように構成される。このように構成した理由は、ハウジング１の下板１４と高さが延びたガス排出口１３の周辺に渦流を形成して、流路方向転換式ディスク捕集塔２における反応捕集物の捕集量を増大させるとともに、捕集された反応捕集物が直接真空ポンプへ流出することを防止または減少させるためである。
また、下板１４は、上面に少なくとも２つの締結口１５が突設され、その内部の溝に形成されたねじ山に、流路方向転換式ディスク捕集塔２の荷重を支持する支持部２６の下端が螺合して締結される。このような締結によって、流路方向転換式ディスク捕集塔２が垂直配列された形でガス排出口の上端から一定間隔で離隔した状態で設置される。
流路方向転換式ディスク捕集塔２は、大きく、互いに異なる外形を有する周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３、及び周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４をそれぞれ少なくとも一つずつ備え、これらを貫通して上下に一定間隔で離間させて一体化させる間隔維持締結棒２５、及び一定間隔で離間して一体化された各捕集ディスクをハウジングの下板の上面から離隔させてガス排出口の上方側に位置するように設置する支持部２６をさらに備えて構成することにより、流入した排気ガスが下部に流下してハウジングの中央と外郭を交互に流れるようにして、再度、排気ガスから反応副産物を捕集するように構成される。
前記流路方向転換式ディスク捕集塔２は、本発明の図示された一実施形態に係る上下間の配置構造が、上段から周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２、周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３、周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３、周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４の順に垂直配列された状態となるように設置した。このような構成によって、最終的に排出される排気ガスが、下板から上方に突出したガス排出口の上端を介して直接排出されず、下板の底面からガス排出口の周りに沿って上端へ上昇した後に流入するようになる。
前述した実施形態のような設置構成によって、流入した排気ガスが流下してハウジングの中央と外郭を交互に流れながら、排気ガス中に含まれている未捕集の反応副産物が捕集され、その後、ガス排出口を介して、その下端に連結された真空ポンプへ流入するようになる。
前述したように流路方向転換式ディスク捕集塔２を構成する様々な形状を持つ捕集ディスクの形状に応じて上下の位置を定めた理由は、一つ目は、排気ガスの流れを中央と外郭を交互に（ジグザグ状に）流れるように誘導するためであり、二つ目は、排気ガス流路の延長及び衝突回数を増加させて捕集効率を増加させるためであり、三つ目は、メッシュ状の部分を有する捕集ディスクを序盤部に位置させ、ガス流入口を介してハウジングの内部に流入された初期排気ガスが流路方向転換式ディスク捕集塔の上段部で先に捕集されず、下部に位置した閉塞構造を持つ捕集ディスクへ流れて先に捕集された後、上段部へ流れて順次捕集されるようにすることにより、捕集面積を高効率で使用するためであり、四つ目は、上下に一定間隔で捕集ディスク同士を離間させることにより、反応副産物の成長サイズ（＜５ｍｍ）を考慮してスムーズかつ高効率で継続的な反応副産物の捕集が行われるようにするためである。
ただし、図示された一実施形態に係る設置構造と個数は、本発明を限定するものではなく、ハウジングの大きさに応じて変形実施し得るのはもとよりである。
以下、具体的に周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３、周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４、間隔維持締結棒２５、及び支持部２６の構成について説明する。
周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１は、面状体の中央部に形成されたメッシュ部２１１と、面状体の周辺に沿って円形配列された複数の開口部２１２と、周縁に沿って垂直に上方に突出したガイド縁部２１３とから構成される。
前記メッシュ部は、一実施形態として円形に形成される。メッシュ部は、流入した排気ガスと接触して反応副産物を凝集して捕集する。この時、閉塞構造の面状に構成せず、メッシュ形状に構成した理由は、垂直構造で一定間隔で離隔して多段配列された流路方向転換式ディスク捕集塔の序盤部に周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１を位置させ、ガス流入口を介してハウジングの内部に流入した初期排気ガスが、上段部で先に多く捕集されず、下部に位置した閉塞構造を持つ周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３及び周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４へ流れて先に捕集された後、上段部へ流れて順次捕集されるようにするためである。
前記メッシュ部２１１は、四角形または円形形状の個別開口が複数配列された形状を有する。このような構造によって、排気ガスの垂直方向移動の際に負荷が生じて補助流れの役割を果たす。
前記開口部２１２は、円形に形成されたメッシュ部の周りに沿って複数設けられ、流入した排気ガスの下部垂直方向の移動のための主流通路となる。
前記ガイド縁部２１３は、周縁に沿って上方に突出し、流入した排気ガスの流れが外側方向であるハウジングの内壁の方向に流出することを可能な限り防ぐ一種の漏れ遮断壁の役割を果たしながら、排気ガスを内側へと誘導して捕集効率を増大させる役割も果たす。このようなガイド縁部のため、上部から流入した排気ガスが開口部へ流れることができる。
前記メッシュ部と開口部との間の面状体には、間隔維持及び一体と溶接のための間隔維持締結棒２５が貫通するように、複数の締結ホール２１４が円形配列されて設けられる。この締結ホール２１４には、図示された一実施形態のように複数の間隔維持締結棒が挿入される。図示された一実施形態では、間隔維持締結棒が４つ設置されるが、このような設置個数は本発明を限定するものではない。
締結ホール２１４とこれを貫通した間隔維持締結棒２５の周面との間は溶接固定され、上下に位置した捕集ディスクを一定間隔で離隔させる。これにより、上下の捕集ディスク同士の間に形成される空間部は、流入した排気ガスの水平方向の移動のための主流通路となる。
前記隣接する開口部同士の間の面状体の少なくとも２箇所には、支持部２６が貫通する支持部ホール２１５が設けられる。支持部ホールと支持部との接触部は溶接されて固定される。周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１の支持部ホールを貫通した最上段の支持部２６にはナットが締結されることにより、上端の位置を固定する。
周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２は、面状体の中央部に設けられた開口部２２１と、面状体の周辺に沿って円周方向に形成された２つのメッシュ部２２２と、周縁に沿って垂直に上方に突出したガイド縁部２２３とから構成される。
前記開口部２２１は、円形ホール構造で構成され、流入した排気ガスの下部垂直方向の移動のための主流通路となる。
前記メッシュ部２２２は、流入した排気ガスと接触して反応副産物を凝集して捕集する。この時、閉塞構造の面状に構成せず、メッシュ状に構成した理由は、垂直構造で一定間隔で離間して多段配列された流路方向転換式ディスク捕集塔の序盤部に周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２を位置させ、ガス流入口を介してハウジングの内部に流入した初期排気ガスが上段部で先に多く捕集されず、下部に位置した閉塞構造を持つ周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３及び周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４へ流れて先に捕集された後、上段部へ流れて順次捕集されるようにするためである。
前記メッシュ部２２２は、四角形または円形形状の個別開口が複数配列された形状を有する。このような構造により、排気ガスの垂直方向の移動時に負荷が生じて補助流れの役割を果たす。
前記ガイド縁部２２３は、周縁に沿って上方に突出し、流入した排気ガスの流れが外側（水平）方向であるハウジングの内壁の方向に流出することを可能な限り防ぐ一種の漏れ遮断壁の役割を果たしながら、排気ガスを内側へと誘導して捕集効率を増大させる役割も果たす。このようなガイド縁部のため、上部に流入した排気ガスがメッシュ部へ流れることができる。
前記開口部とメッシュ部との間の面状体には、間隔維持及び一体と溶接のための間隔維持締結棒２５が貫通するように、複数の締結ホール２２４が円形配列されて設けられる。この締結ホール２２４には、図示された一実施形態のように複数の間隔維持締結棒が挿入される。図示された実施形態では、間隔維持締結棒が４つ設置されるが、このような設置個数は本発明を限定するものではない。
締結ホールとこれを貫通した間隔維持締結棒２５の周面との間は溶接固定され、上下に位置した捕集ディスクを一定間隔で離間させる。これにより、上下の捕集ディスク同士の間に形成される空間部は、流入した排気ガスの水平方向の移動のための主流通路となる。
また、前記隣接するメッシュ部同士の間の面状体の少なくとも２箇所には、支持部２６が貫通する支持部ホール２２５が設けられる。支持部ホールと支持部との接触部は溶接されて固定される。
周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３は、面状体の中央部に設けられた開口部２３１と、周縁に沿って垂直に上方に突出したガイド縁部２３２とから構成される。
前記開口部２３１は、円形ホール構造からなり、流入した排気ガスの下部垂直方向の移動のための主流通路となる。
前記開口部が設けられていない面状体は、流入した排気ガスと接触して反応捕集物が形成される主な構成をなす。すなわち、閉塞構造の面状に構成することにより、垂直構造で一定間隔で離間して多段配列された流路方向転換式ディスク捕集塔の終盤部に周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３を位置させ、ガス流入口を介してハウジング内部に流入した初期排気ガスが上段部ではなく下部で先に捕集された後、上段部に位置した周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２及び周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１で順次捕集されるようにするためである。
前記ガイド縁部２３２は、周縁に沿って上方に突出し、流入した排気ガスの流れが外側方向であるハウジングの内壁方向に流出することを可能な限り防ぐ一種の漏れ遮断壁の役割を果たしながら、排気ガスを内側へと誘導して捕集効率を増大させる役割も果たす。このようなガイド縁部のため、上部から流入した排気ガスが開口部へ流れることができる。
また、開口部が設けられていない面状体には、開口部の円形の周りに沿って間隔維持及び一体と溶接のための間隔維持締結棒２５が貫通するように、複数の締結ホール２３３が円形配列されて形成される。この締結ホールには、図示された一実施形態のように、複数の間隔維持締結棒が挿入される。図示された一実施形態では、間隔維持締結棒が４つ設置されるが、この設置個数は本発明を限定するものではない。
締結ホールとこれを貫通した間隔維持締結棒２５の周面との間は溶接固定され、上下に位置した捕集ディスクを一定間隔で離間させる。これにより、上下の捕集ディスク同士の間に形成される空間部は、流入した排気ガスの水平方向の移動のための主流通路となる。
また、前記開口部が設けられていない面状体には、少なくとも２箇所に、支持部２６が貫通する支持部ホール２３４が設けられる。支持部ホールと支持部との接触部は溶接されて固定される。
周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４は、面状体の周辺に沿って円形配列された複数の開口部２４１と、周縁に沿って垂直に上方に突出したガイド縁部２４２とから構成される。
前記開口部２４１は、円形に形成された中央面状体の周りに沿って複数設けられ、流入した排気ガスの下部垂直方向の移動のための主流通路となる。
前記開口部２４１が設けられていない中央部の面状体は、流入した排気ガスと接触して、反応捕集物が形成される主な構成をなす。すなわち、閉塞構造の面状に構成することにより、垂直構造で一定間隔で離間して多段配列された流路方向転換式ディスク捕集塔の終盤部に周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４を位置させ、ガス流入口を介してハウジングの内部に流入した初期排気ガスが、上段部ではなく下部で先に捕集された後、上段部に位置した周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２及び周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１で順次捕集されるようにするためである。
前記ガイド縁部２４２は、周縁に沿って上方に突出し、流入した排気ガスの流れが外側方向であるハウジングの内壁の方向に流出することを可能な限り防ぐ一種の漏れ遮断壁の役割を果たすとともに、排気ガスを内側へと誘導して捕集効率を増大させる役割も果たす。このようなガイド縁部のため、上部から流入した排気ガスが開口部へ流れることができる。
前記開口部が設けられていない中央部の面状体の周縁には、間隔維持及び一体と溶接のための間隔維持締結棒２５が貫通するように、複数の締結ホール２４３が円形配列されて設けられる。この締結ホールには、図示された一実施形態のように複数の間隔維持締結棒が挿入される。図示された一実施形態では、間隔維持締結棒が４つ設置されるが、このような設置個数は本発明を限定するものではない。
締結ホールとこれを貫通した間隔維持締結棒２５の周面との間は溶接固定され、上下に位置した捕集ディスクを一定間隔で離間させる。これにより、上下の捕集ディスク同士の間に形成される空間部は、流入した排気ガスの水平方向の移動のための主流通路となる。
また、前記隣接する開口部同士の間の面状体の少なくとも２箇所には、支持部２６が貫通する支持部ホール２４４が設けられる。支持部ホールと支持部との接触部は溶接されて固定される。
間隔維持締結棒２５は、流路方向転換式ディスク捕集塔に流入した排気ガスから反応副産物を凝集して捕集の際に、反応副産物の成長サイズ（＜５ｍｍ）を考慮し、上下に配置される周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３及び周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４同士を一定間隔で離隔させる。
このような離隔間隔により、流入した排気ガスは、スムーズかつ高効率かつ継続的に反応副産物が成長しながら捕集される。
一つの棒状に構成された間隔維持締結棒２５は、周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３及び周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４の面状体の同一位置に設けられた各締結ホールを垂直に貫通し、締結ホールとの接触部が溶接されて上下間の位置を固定する。
支持部２６は、棒状の外部管２６１と、その中に挿入されたねじ山付き棒状ボルト２６２とから構成される。
外部管は、周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３及び周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４の面状体の同一位置に設けられた支持部ホールを貫通し、締結部間の接触部位が溶接固定されて一体化される。その後、外部管の内部にボルトが挿入されてハウジングの下板に結合されることにより位置が固定される。
前記棒状の外部管とその中に挿入されたねじ山の長さは、間隔維持締結棒２５より長い。その理由は、間隔維持締結棒２５が周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３及び周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４間の位置離隔のためのサイズに形成されるが、間隔維持締結棒２５は、一体化された流路方向転換式ディスク捕集塔の荷重を支持しながらハウジングの下板の上面から離隔させ、最下段に位置した周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４をガス排出口の上部側に位置させる構成であるからである。
前記支持部２６のボルトの下端は、ハウジングの下板１４の上面に少なくとも２つ設けられた締結口１５に挿入されて螺合によって固定される。
また、前記支持部２６のボルトの上端は、周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１の支持部ホールを貫通してナット２６３で締結されて上端の位置が固定される。
前述したように構成された本発明に係る反応副産物捕集装置Ａは、半導体プロセスにおける半導体製造工程中にプロセスチャンバＢから排出された排気ガス中の反応副産物を捕集する１次反応副産物捕集装置Ｃと真空ポンプＤとの間に設置され、２次に反応副産物を捕集する装置である。
上述のように構成され、真空ポンプＤの後段に設置されたスクラバーＥに再度反応副産物の除去された排気ガスを供給する。
特に、本発明に係る反応副産物捕集装置Ａは、真空ポンプの上段に設置されるようにコンパクトな構造で構成され、真空ポンプの故障を防止するために、１次反応物捕集装置から排出された排気ガス中に含まれている未捕集の反応副産物を再び除去する。
前記反応副産物捕集装置Ａは、特にＴｉＮ−ＡＬＤ、ＣＶＤ工程を行うプロセスチャンバで工程ガスとして使用するＴｉＣｌ４（四塩化チタン）やＮＨ３（アンモニア）などのガスが薄膜蒸着工程の実行後に排出された排気ガス成分中に含まれている有毒ガス中の粒子状物質を１次反応物捕集装置で反応副産物として凝集させて捕集した後、排出させた排気ガス中に含まれている未反応または未捕集の反応副産物を再度捕集して、最終的に真空ポンプへ供給するように構成される。
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排気ガスの流れを示す図である。
図示の如く、反応副産物捕集装置に流入した排気ガスの流れは、ハウジング１の上板１２に設けられたガス流入口１１を介して、前工程で１次反応副産物を捕集する反応副産物捕集装置から排出された排気ガスがハウジング１の内部に流入した後、流路方向転換式ディスク捕集塔２を構成する周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１、 周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２、周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３、周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３、周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４の順に下降し、間隔維持締結棒２５によって離隔している上下空間部を介して流入した排気ガスの主流が開口部を介して下部に流下しながらハウジングの中央と外郭を交互に流れるようにして反応副産物を捕集する。
この時、上段に位置した周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１及び周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２にはメッシュ部が備えられ、下段に位置した周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク２３、周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク２４には閉塞構造の面状部が備えられることにより、初期には接触面積の広い下段で反応副産物の捕集が行われ、次第に上段へと流れて反応副産物の捕集が行われる。
また、ガイド縁部によって、流入した排気ガスの流れが外側方向であるハウジングの内壁の方向へ流出することをできる限り防ぐ。
一方、流路方向転換式ディスク捕集塔２は、大きく互いに異なる外形を有する周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク２１及び周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク２２に形成されたメッシュ部を介して、排気ガスの流れが下部方向の補助流れを成しながら排気ガスを捕集するが、このようなメッシュ部による減速流れは、排気ガスの主流れと出会いながら移動速度の差により渦流が発生し、排気ガスの停滞が起こってより多くの反応生成物が捕集される。
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属する。
１ ハウジング
２ 流路方向転換式ディスク捕集塔
１１ ガス流入口
１２ 上板
１３ ガス排出口
１４ 下板
１５ 締結口
２１ 周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク
２２ 周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク
２３ 周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク
２４ 周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク
２５ 間隔維持締結棒
２６ 支持部
２１１、２２２ メッシュ部
２１２、２２１、２３１、２４１ 開口部
２１３、２２３、２３２、２４２ ガイド縁部
２１４、２２４、２３３、２４３ 締結ホール
２１５、２２５、２３４、２４４ 支持部ホール
２６１ 外部管
２６２ ボルト
２６３ ナット
Ａ 反応副産物捕集装置
Ｂ プロセスチャンバ
Ｃ １次反応副産物捕集装置
Ｄ 真空ポンプ
Ｅ スクラバー
２ 流路方向転換式ディスク捕集塔
１１ ガス流入口
１２ 上板
１３ ガス排出口
１４ 下板
１５ 締結口
２１ 周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク
２２ 周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク
２３ 周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク
２４ 周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク
２５ 間隔維持締結棒
２６ 支持部
２１１、２２２ メッシュ部
２１２、２２１、２３１、２４１ 開口部
２１３、２２３、２３２、２４２ ガイド縁部
２１４、２２４、２３３、２４３ 締結ホール
２１５、２２５、２３４、２４４ 支持部ホール
２６１ 外部管
２６２ ボルト
２６３ ナット
Ａ 反応副産物捕集装置
Ｂ プロセスチャンバ
Ｃ １次反応副産物捕集装置
Ｄ 真空ポンプ
Ｅ スクラバー
Claims (8)
- 半導体プロセスのプロセスチャンバから排出された排気ガス中の反応副産物を捕集する１次反応の副産物捕集装置を経た排気ガス中に含まれている未捕集の反応副産物を再度捕集して真空ポンプに供給する反応副産物捕集装置において、
ガス流入口を有する上板、及び内部へ延びるように突出したガス排出口と締結口を有する下板が設けられ、流入した排気ガスを収容の後に排出する円筒管状のハウジングと、前記ハウジングの内部に垂直配列された形で設置され、流入した排気ガスから反応副産物を捕集する流路方向転換式ディスク捕集塔とから構成され、
前記流路方向転換式ディスク捕集塔は、互いに異なる外形を有する周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク、周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク、周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク及び周辺開口−中心閉塞型捕集ディスクをそれぞれ少なくとも一つずつ備えて上下に組み合わせて配列し、これらを貫通して上下に一定間隔で離間させて一体化させる間隔維持締結棒、及び一定間隔で離間して一体化された各捕集ディスクを前記ハウジングの前記下板の上面から離隔させて前記ガス排出口の上部側に位置するように設置する支持部をさらに備えて構成される、半導体プロセス用流路方向転換式反応副産物捕集装置。 - 前記流路方向転換式ディスク捕集塔の上下間の配置構造は、上段から前記周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク、前記周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク、前記周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク、前記周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク、前記周辺開口−中心閉塞型捕集ディスク、前記周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク、前記周辺開口−中心閉塞型捕集ディスクの順に垂直配列することにより、排気ガスが下部に流下して前記ハウジングの中央と外郭を交互に流れながら、初期には下部で反応副産物の捕集が行われ、次第に上部で反応副産物の捕集が行われるように構成される、請求項１に記載の半導体プロセス用流路方向転換式反応副産物捕集装置。
- 前記周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスクは、面状体の中央部に設けられたメッシュ部と、面状体の周辺に沿って円形配列された複数の開口部と、周縁に沿って垂直に上方に突出したガイド縁部とから構成され、前記メッシュ部と前記開口部との間の面状体には、間隔維持締結棒が貫通するように複数の締結ホールが円形配列されて設けられ、隣接する前記開口部同士の間の面状体の少なくとも２箇所には、支持部が貫通する支持部ホールが設けられる、請求項１または２に記載の半導体プロセス用流路方向転換式反応副産物捕集装置。
- 前記周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスクは、面状体の中央部に設けられた開口部と、面状体の周辺に沿って円周方向に設けられた２つのメッシュ部と、周縁に沿って垂直に上方に突出したガイド縁部とから構成され、前記開口部と前記メッシュ部との間の面状体には、間隔維持締結棒が貫通するように複数の締結ホールが円形配列されて設けられ、隣接する前記メッシュ部同士の間の面状体の少なくとも２箇所には、支持部が貫通する支持部ホールが設けられる、請求項１または２に記載の半導体プロセス用流路方向転換式反応副産物捕集装置。
- 前記周辺閉塞−中心開口型捕集ディスクは、面状体の中央部に設けられた開口部と、周縁に沿って垂直に上方に突出したガイド縁部とから構成され、前記開口部が設けられていない面状体には、前記開口部の円形の周りに沿って間隔維持締結棒が貫通するように複数の締結ホールが円形配列されて設けられ、前記開口部が設けられていない面状体には、少なくとも２箇所に支持部が貫通する支持部ホールが設けられる、請求項１または２に記載の半導体プロセス用流路方向転換式反応副産物捕集装置。
- 前記周辺開口−中心閉塞型捕集ディスクは、面状体の周辺に沿って円形配列された複数の開口部と、周縁に沿って垂直に上方に突出したガイド縁部とから構成され、前記開口部が設けられていない中央部の面状体の周縁には、間隔維持締結棒が貫通するように複数の締結ホールが円形配列されて設けられ、隣接する前記開口部同士の間の面状体の少なくとも２箇所には、支持部が貫通する支持部ホールが設けられる、請求項１または２に記載の半導体プロセス用流路方向転換式反応副産物捕集装置。
- 前記間隔維持締結棒は、一つの棒状をし、前記周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク、前記周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク、前記周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク及び前記周辺開口−中心閉塞型捕集ディスクの面状体の同一位置に設けられた各締結ホール間を垂直に貫通した後、前記締結ホールとの接触部を溶接して固定構成し、反応副産物の成長サイズ（＜５ｍｍ）を考慮したサイズの離隔間隔で離隔させる、請求項１に記載の半導体プロセス用流路方向転換式反応副産物捕集装置。
- 前記支持部は、棒状の外部管と、その中に挿入されたねじ山付き棒状ボルトとから構成され、前記外部管は前記周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスク、前記周辺メッシュ−中心開口型捕集ディスク、前記周辺閉塞−中心開口型捕集ディスク、及び前記周辺開口−中心閉塞型捕集ディスクの面状体の同一位置に設けられた支持部ホールを貫通して締結部間の接触部位が溶接固定されて一体化され、ボルトの下端は前記ハウジングの前記下板の上面に少なくとも２つ設けられた締結口に挿入されて螺合によって固定され、上端は前記周辺開口−中心メッシュ型捕集ディスクの支持部ホールを貫通してナットで締結されることにより、上端の位置が固定される、請求項１に記載の半導体プロセス用流路方向転換式反応副産物捕集装置。
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