JP6928052B2 - 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 - Google Patents

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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ながら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。

韓国登録特許第１０−０７１７８３７号公報（２００７年５月７日） 韓国登録特許第１０−０８６２６８４号公報（２００８年１０月２日） 韓国登録特許第１０−１４４７６２９号公報（２０１４年９月２９日） 韓国登録特許第１０−１８０６４８０号公報（２０１７年１２月１日）

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内壁プレート、互いに異なる大きさのガスホール及びプレートで組み立てられた内部捕集塔とを備え、流入した排気ガスを冷却しながら渦流を形成させることで、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。

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に渦流を発生させながら反応副産物を捕集するように、内側に向けて突出した内壁プレート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る内部捕集塔であって、互いに一定間隔だけ離隔して配置され、各々に上部側は塞がり下部側には開口が設けられた一つ以上の配管溝が垂直方向に延在する複数の垂直プレートと、排気ガスの流れ誘導及び渦流発生のために垂直プレートの上面を覆う上面プレートと、及び垂直プレートと交差するように取り付けられ、水平方向に延在する渦流プレートと、を含んで組み立てられ、流入した排気ガスを凝集させて反応副産物を捕集する内部捕集塔と；
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冷却するように、前記複数の垂直プレートの各々の前記配管溝に嵌合して水平方向に延在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を用いて前記上板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。

好適な実施形態において、前記ハウジングの内壁の各面上には、上下領域にわたって一定間隔で前記内壁プレートが設けられ、前記ハウジングの内壁の隣り合う面上に設けられた内壁プレートは、互いにずれるように設けられ、前記ハウジングの内壁の各側面上で、前記内壁プレートは、当該面の水平長さよりも小さい長さをもって上下間でずれるように設けられるように構成してもよい。

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、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メイン冷却流路側へ循環するように構成してもよい。

好適な実施形態において、前記内部捕集塔は、前記複数の垂直プレートと、各垂直プレートの上面を覆う前記上面プレートと、各垂直プレートの下部を支持するベースプレートと、前記各垂直プレートと交差するように取り付けられた渦流プレートとから構成するが、
前記垂直プレート、上面プレート、ベースプレート及び渦流プレートの表面には、それぞれ排気ガスの移動のためのガスホールが設けられ、
前記垂直プレートは、メイン冷却流路が貫通するように一つまたは複数の配管溝が垂直に設けられ、Ｕ字状の配管形状を有するメイン冷却流路の設置の際に上下位置の調節が容易となるように構成してもよい。

好適な実施形態において、前記内部捕集塔の両側の垂直プレートには、外郭に突出した渦流プレートが設けられることにより、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してもよい。

好適な実施形態において、前記上面プレートは、表面に互いに異なる大きさの複数のガスホールが配設され、長辺の両端に位置したガスホールがその他の位置に設けられた前記ガスホールよりも大きいことにより、上部から流入する排気ガスにおいて中央部の方よりも外側の方で多く排出されるように構成してもよい。

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、渦流プレートに設けられたガスホールよりも大きくしてもよい。

好適な実施形態において、前記メイン冷却流路は、上下に構成された水平管と、これらの水平管同士を一側で連結する曲率管とからなるＵ字状の配管形状に構成してもよい。

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。

好適な実施形態において、前記多重連結配管は、冷却水が、冷却水流入口に連結された上板冷却流路の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の供給管へ排出され、下部に位置した分岐ソケットを介してメイン冷却流路へ供給され、メイン冷却流路の下部水平管に流入した冷却水は、上部水平管に流れながら内部捕集塔の周辺の排気ガスを冷却した後、外部の排出管へ排出され、その後、排出管の端部に位置した冷却水排出口を介して排出されるように構成してもよい。

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つ以上設けられる場合には、供給管と排出管が位置する下部と上部に、それぞれ内部が空間部からなる冷却水チャンバが備えられ、１つの供給管から、下部に位置した冷却水チャンバの前記空間部に集まった冷却水を同時に２つ以上の下部に位置した水平管に供給するか、或いは上部に位置した冷却水チャンバの前記空間部へ排出された熱交換済みの冷却水を１つの排出管を介して排出するように構成してもよい。

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。

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メイン冷却流路を備えて、ハウジングの内部に流入してヒータによって温度が調節された排気ガスを反応副産物の捕集に最適な温度に冷却して調節することにより、内部捕集塔で高密度に凝集した反応副産物を捕集することができるという利点を持つ。

また、内部捕集塔を構成する垂直プレート、上面プレート及び渦流プレート間の組立構造と、その表面に設けられた互いに異なる大きさのガスホールの構造によって、流入する排気ガスが渦流を起こして、内部捕集塔を通過する遅滞時間を増加させながら満遍なく広がるようになり、排気ガスから高密度に凝集した反応副産物を捕集することができるという利点を持つ。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 本発明に係る渦流プレートの種類を示す例示図である。 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。 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。

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。

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は本発明に係る渦流プレートの種類を示す例示図、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。

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満遍なく高密度の反応副産物として凝集させる装置である。

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に渦流を発生させながら反応副産物を捕集する内壁プレート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、メイン冷却流路の設置スペースのための複数の垂直プレート、排気ガスの流れ誘導及び渦流発生のために垂直プレートの上面を覆う上面プレート、及び垂直プレートに取り付けられた渦流プレートで組み立てられ、流入した排気ガスを凝集させて反応副産物を捕集する内部捕集塔１５０と、
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冷却するメイン冷却流路と１６０；
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。

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。

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。

ハウジング１１０は、中空の箱（Ｂｏｘ）形状をし、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。

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、上板と下板は、ボルトなどの締結手段を用いて固定される。

前記ハウジング１１０の内壁の各面上には、上下領域にわたって一定間隔で内壁プレート１１１が設けられ、流入した排気ガスに渦流を発生させながら反応副産物を捕集させるように構成される。

内壁プレート１１１は、排気ガスがぶつかって発生する遅滞のある不規則な流れと、内壁プレート１１１にぶつからないため速い流速を有する周辺の排気ガスの流れとを互いに混ぜて渦流を発生させる。

また、内壁プレート１１１は、隣り合う面上に設けられた内壁プレートと互いにずれるように設置され、各面上を流れる排気ガスが隣り合う排気ガスとは異なる位置で内壁プレート１１１にぶつかって相互間の排気間の流れが一定でないため渦流を発生させる。

また、内壁プレート１１１は、ハウジングの各側面上で当該面の水平長さよりも小さい長さをもって上下間でずれるように設置し、内壁プレート１１１が設置された側と設置されていない側の一区間間の流れが異なるようにして渦流を発生させることができる。

このような内壁プレートが内壁の上下領域にわたって設置されることにより、ハウジングの内壁に流入した排気ガスが壁面側で渦流を形成して流速が遅滞しながら内壁プレート１１１を介して伝達される外気の温度が伝達されて満遍なく冷却されながら反応副産物がハウジングの壁面で凝集し、特に内壁プレート１１１ではエッジ効果によってより多く高密度に凝集する。

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供給する。

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、その締結方法は、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。

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。

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。

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ペース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渦流プレートを支持する。

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。

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。

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。

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の上部面積よりもさらに大きくする。

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。

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。

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。

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。

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。

このような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。

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。

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。

このための内部捕集塔１５０は、一定間隔で離隔して配置された複数の垂直プレート１５１と、各垂直プレートの上面を覆う上面プレート１５２と、各垂直プレートの下部を支持するベースプレート１５３と、前記各垂直プレートに水平方向に交差して取り付けられた渦流プレート１５４とから構成される。

前記垂直プレート１５１、上面プレート１５２、ベースプレート１５３及び渦流プレート１５４の表面には、それぞれ排気ガスの移動のためのガスホール１５１１、１５２１、１５３１、１５４１が設けられる。ガスホールは、垂直プレートに設けられたものの大きさを相対的に上面プレート、ベースプレート及び渦流プレートのガスホールの大きさよりも大きくして、水平方向の排気ガスの移動を容易にし、水平方向に設置される上面プレート、ベースプレート及び渦流プレートの中では下部に位置したベースプレートのガスホールを最も大きくしてガス排出口を介して排出され易く構成することが好ましい。

前記垂直プレート１５１は、ガスホール１５１１の他に、係合部１５１２及び係合片１５１３が設けられ、上面プレート及び渦流プレートに係合される。係合部は、渦流プレートが水平方向と垂直方向に沿って一定間隔で設けられ、渦流プレートが水平方向に取り付けられる。係合片は上部の端に設けられて上面プレートに係合される。

また、垂直プレートには、メイン冷却流路が一定間隔で配列されて設置された垂直プレート間を貫通するように、各垂直プレートごとに一つ以上の配管溝１５１４が垂直に設けられ、Ｕ字状の側面形状を有するメイン冷却流路の上下位置の調節の際に干渉なくに自由に設置するようにする。配管溝１５１４は、上部側は塞がり、下部方向のみ開口が設けられた形状をする。

前記上面プレート１５２には、表面に互いに異なる大きさの複数のガスホール１５２１が配列されて設けられるが、長辺の両端に位置したガスホールを、その他の位置に設けられた他のガスホールよりも大きくして、上部から流入する排気ギースが中央部よりも外側を介してさらに多く排出されるようにする。このようなガスホールの大きさの違いにより、流速の差が発生し、内部捕集塔の内部空間で排気ガスの流れにおいて渦流を発生させる。

また、上面プレートには、下部に位置した垂直プレート１５１が取り付けられるようにガスホールの他に複数の係合部１５２２が配列されて設けられる。係合部は、長辺方向の両側端が溝状をし、その他はホール状をして、その下部に位置した垂直プレートの上端に設けられた係合片が挿入されて組み立てられるように構成される。さらに係合部位を溶接して構成してもよい。

前記ベースプレート１５３は、排気ガスの流れのための互いに異なる大きさのガスホール１５３１が設けられ、排気ガスが上下に流れるようにしながら、接触したすべての垂直プレートの下部を支持して荷重を支える役割を果たすが、下板に設けられた支持台によってハウジングの下部から一定間隔離隔して排気ガスの熱が下板に直接伝達されることを防止する。

また、ベースプレート１５３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。

また、ベースプレート１５３には、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１５３２が設けられ、メイン冷却流路の下部側配管の設置の際に干渉が起こらない構造を持つ。配管溝１５３２は、ベースプレート１５３の一側方向にのみ開口が設けられる。

前記渦流プレート１５４は、排気ガスの移動のためのガスホール１５４１の他に、２つ以上の係合片１５４２が設けられ、垂直プレートに設けられた任意の係合部に係合される。渦流プレートの結合方向は、垂直プレートに水平方向に設置され、上下に移動する排気ガスの流れに渦流を発生させる。

この時、隣り合う垂直プレート同士の間に、互いに異なる高さの位置で複数の渦流プレートがずれるように設置されるが、このようにずれるように設置されることにより、渦流プレートの長さが接触しない向こう側の垂直プレートとの隙間側には速く排気ガスが下降し、排気ガスが上下に配置された渦流プレートと垂直プレートとの間の隙間をジグザグ方式で流れる。このような速い排気ガスの流れは、渦流プレートが発生させる渦流の他に、さらに渦流プレートの端部周辺での渦流の発生を手助けする。

前記係合片１５４２は、渦流プレートの種類に応じて一側面に２つまたは３つが突設され、垂直プレートに設けられた２箇所または３箇所の係合部に係合されて安定的な結合状態を維持する。もちろん、係合片の個数は、渦流プレートの大きさや形状に応じて様々な実施形態がありうる。

上述した内部捕集塔１５０を構成する垂直プレート１５１、上面プレート１５２、ベースプレート１５３及び渦流プレート１５４のうち、垂直プレート１５１に設けられたガスホール１５１１は、相対的に渦流プレート１５４に設けられたガスホール１５４１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。

逆に、渦流プレート１５４に設けられたガスホール１５４１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、流れが遅滞しながら渦流が発生して内部捕集塔の内部で排気ガスが満遍なく広がる。

このように排気ガスが満遍なく広がると、内部捕集塔に流入する排気ガスが渦流を起こし、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。

メイン冷却流路１６０は、横になった「Ｕ」字状の配管形状に構成される。具体的に、上下に構成された水平管１６０１と、これらの水平管同士を一側で連結する曲率管１６０２とから構成される。その個数は一つでもよく、複数個でもよい。

これらの水平管は、内部捕集塔１５０の上部側と下部側を貫通しながら上下領域周辺の排気ガスを冷却する（排気ガスの温度を下げる）。

メイン冷却流路１６０に供給される冷却水は、下部に位置した水平管を介して供給された後、上部に位置した水平管を介して外部の多重連結配管へ排出される。

この際、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。

一実施形態として構成された本発明では、メイン冷却流路の個数を２つにし、冷却効率を高めるように構成した。もちろん、メイン冷却流路の個数を２つ以上の複数個にしてもよい。このようにメイン冷却流路を複数個にすると、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（排気ガスの温度を低下させる）ことができる。このような構成により、内部捕集塔１５０を構成する垂直プレート、上面プレート、ベースプレート及び渦流プレートの表面で高密度に反応副産物が凝集する。

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。

多重連結配管１７０は、前記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。

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。

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１７１へ排出され、下部に位置した分岐ソケット１７３を介してメイン冷却流路１６０へ供給される。メイン冷却流路の下部水平管に流入した冷却水は、上部水平管に流れながら内部捕集塔の周辺の排気ガスを冷却した後、外部の排出管１７２へ排出される。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）または外部へ排出される。

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場合には、供給管と排出管が位置する下部と上部に、それぞれ内部が空間部からなる冷却水チャンバ１７４が備えられ、２つ以上からなる各メイン冷却流路の水平管にそれぞれ連結せず、１つの供給管から、下部に位置した冷却水チャンバ１７４の内部空間部に集まった冷却水を同時に２つ以上の下部に位置した水平管に供給するか、或いは上部に位置した冷却水チャンバ１７４の内部空間部へ排出された熱交換済みの冷却水を１つの排出管を介して排出するように構成される。

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。

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。

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、内壁プレート、内部捕集塔及びメイン冷却流路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。

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。

１１０ ハウジング
１１１ 内壁プレート
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
１５２ 上面プレート
１５３ ベースプレート
１５４ 渦流プレート
１６０ メイン冷却流路
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、１５１１、１５２１、１５３１、１５４１ ガスホール
１５１２、１５２２ 係合部
１５１３、１５４２ 係合片
１５１４、１５３２ 配管溝
１６０１ 水平管
１６０２ 曲率管

Claims (12)

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に渦流を発生させながら反応副産物を捕集するように、内側に向けて突出した内壁プレート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る内部捕集塔であって、互いに一定間隔だけ離隔して配置され、各々に上部側は塞がり下部側には開口が設けられた一つ以上の配管溝が垂直方向に延在する複数の垂直プレートと、排気ガスの流れ誘導及び渦流発生のために前記垂直プレートの上面を覆う上面プレートと、前記垂直プレートと交差するように取り付けられ、水平方向に延在する渦流プレートと、を含んで組み立てられ、流入した排気ガスを凝集させて反応副産物を捕集する内部捕集塔と；
   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冷却するように、前記複数の垂直プレートの各々の前記配管溝に嵌合して水平方向に延在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を用いて前記上板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。
2. 前記ハウジングの内壁の各面上には、上下領域にわたって一定間隔で前記内壁プレートが設けられ、
   前記ハウジングの内壁の隣り合う面上に設けられた内壁プレートは、互いにずれるように設けられ、
   前記ハウジングの内壁の各側面上で、前記内壁プレートは、当該面の水平長さよりも小さい長さをもって上下間でずれるように設けられる、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。
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。
4. 前記内部捕集塔は、前記複数の垂直プレートと、各垂直プレートの上面を覆う前記上面プレートと、各垂直プレートの下部を支持するベースプレートと、前記各垂直プレートと交差するように取り付けられた渦流プレートとから構成され、
   前記垂直プレート、前記上面プレート、前記ベースプレート及び前記渦流プレートの表面には、それぞれ排気ガスの移動のためのガスホールが設けられ、
   前記垂直プレートは、前記メイン冷却流路が貫通するように一つ以上の配管溝が垂直に設けられ、Ｕ字状の配管形状を有する前記メイン冷却流路の設置の際に上下位置の調節が容易とな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。
5. 前記内部捕集塔の両側の前記垂直プレートには、外郭に突出した前記渦流プレートが設けられることにより、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。
6. 前記上面プレートには、表面に互いに異なる大きさの複数の前記ガスホールが配設され、長辺の両端に位置した前記ガスホールがその他の位置に設けられた前記ガスホールよりも大きいことにより、上部から流入する排気ガスにおいて中央部の方よりも外側の方で多く排出され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。
7. 前記垂直プレートに設けられた前記ガスホールは、前記渦流プレートに設けられた前記ガスホールよりも大きい、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。
8. 前記メイン冷却流路は、上下に構成された水平管と、これらの水平管同士を一側で連結する曲率管とからなるＵ字状の配管形状に構成される、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。
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。
10. 前記多重連結配管は、冷却水が、冷却水流入口に連結された前記上板冷却流路の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の供給管へ排出され、下部に位置した分岐ソケットを介して前記メイン冷却流路へ供給され、前記メイン冷却流路の下部水平管に流入した冷却水は、上部水平管に流れながら前記内部捕集塔の周辺の排気ガスを冷却した後、外部の排出管へ排出され、その後、前記排出管の端部に位置した冷却水排出口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。
11. 前記多重連結配管は、前記メイン冷却流路が２つ以上設けられる場合には、前記供給管と前記排出管が位置する下部と上部に、それぞれ内部が空間部からなる冷却水チャンバが備えられ、１つの前記供給管から、下部に位置した前記冷却水チャンバの前記空間部に集まった冷却水を同時に２つ以上の下部に位置した水平管に供給するか、或いは上部に位置した前記冷却水チャンバの前記空間部へ排出された熱交換済みの冷却水を１つの前記排出管を介して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。
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。

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