KR100717837B1 - 반도체 공정의 반응부산물 포집장치 - Google Patents

반도체 공정의 반응부산물 포집장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 공정의 반응부산물 포집장치에 관한 것으로, 프로세스 챔버로부터 유입되는 반응부산물을 분산하여 포집할 수 있도록 격판에 의해 포집 공간을 분할하여 포집효율을 극대화한 것이다.
이러한 본 발명은, 수평방향을 길이방향으로 하여 설치되고, 상, 하부에 기체의 반응부산물이 유입되고 배출되는 유입구와 배출구를 구비한 하우징과, 하우징 내에 상호 간격을 두고 세워져서 하우징 내의 공간을 분할하는 복수의 격판과, 복수의 격판 사이사이마다 설치되어 유입된 반응부산물이 적층되는 트랩 플레이트를 포함하여 구성된다.
포집장치, 격판, 분할

Description

반도체 공정의 반응부산물 포집장치{APPARATUS FOR COLLECTING CHEMICAL COMPOUNDS FROM SEMICONDUCTOR PROCESSING}
도 1은 종래기술에 의한 포집장치를 설명하기 위한 참조사시도.
도 2는 본 발명에 의한 포집장치의 외관사시도.
도 3은 본 발명에 의한 포집장치의 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 격막 및 트랩 플레이트가 모듈화된 어셈블리의 참조사시도.
도 5는 도 2의 상부를 절단한 포집장치의 횡단면도.
도 6은 본 발명에 의한 포집장치의 종단면도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 의한 포집장치에서 유입된 반응부산물의 흐름을 설명하기 위한 참조도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110,110A,110B : 하우징 111 : 유입구
113 : 배출구 115A,115B,115C : 하우징 케이스
117A,117B,117C : 제2쿨링라인 210 : 격판
220 : 제1쿨링라인 230A,230B,230C : 트랩 플레이트
241 : 메쉬 구조체 243 : 히팅라인
본 발명은 반도체장치에 관한 것으로서, 특히 반도체소자 제조시 프로세스 챔버로부터 유입되는 미반응 가스 및 유독성 가스와 같은 반응부산물을 분산하여 포집(捕集)할 수 있도록 격판에 의해 포집 공간을 분할하여 포집효율을 극대화하는데 적당한 반도체 공정의 반응부산물 포집장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정은 크게 전 공정(Fabrication 공정)과 후 공정(Assembly 공정)으로 이루어지며, 전 공정이라 함은 각종 프로세스 챔버(Chamber)내에서 웨이퍼(Wafer)상에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 선택적으로 식각하는 과정을 반복적으로 수행하여 특정의 패턴을 가공하는 것에 의해 이른바, 반도체 칩(Chip)을 제조하는 공정을 말하고, 후 공정이라 함은 상기 전 공정에서 제조된 칩을 개별적으로 분리한 후, 리드프레임과 결합하여 완제품으로 조립하는 공정을 말한다.
이때, 상기 웨이퍼 상에 박막을 증착하거나, 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 공정은 프로세스 챔버 내에서 실란(Silane), 아르신(Arsine) 및 염화 붕소 등의 유해 가스와 수소 등의 프로세스 가스를 사용하여 고온에서 수행되며, 상기 공정이 진행되는 동안 프로세스 챔버 내부에는 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유독 성분을 함유한 유해가스 등이 다량 발생하게 된다.
따라서 반도체 제조장비에는 상기 문제들을 해소하기 위해 프로세스 챔버와 진공펌프 사이에 포집장치(트랩장치)를 설치하여 반응부산물을 포집하고 있다.
종래의 포집장치는 콜드 트랩장치 또는 핫 트랩장치 등으로 구현되어 기체 상태의 반응부산물을 하우징 내에서 고형화시키고, 이를 하우징 내부에 장착된 포집부재에 수집하여 진공펌프 측으로는 정화된 반응부산물 가스가 진행되도록 하고 있다.
최근에는 도 1을 참조할 수 있듯이 포집장치에서 동일면적에 대하여 반응부산물의 포집량을 늘리기 위한 방편으로 하우징(10)을 수평방향으로 눕힌 가로구조 형태의 기술이 개시된 바 있다. 이처럼 하우징(10)을 수평방향으로 눕히게 되면 수직방향으로 세워져 있던 형태의 포집장치에 비하여 반응부산물을 수집하기 위해 그 내부에 설치되는 트랩 플레이트(30)의 면적을 증가시킬 수 있어 단위공간에 대하여 더 많은 양의 반응부산물을 수집할 수 있는 것이다.
하지만, 이처럼 가로방향으로 눕힌 형태의 포집장치의 경우, 유입구(11)를 통하여 유입되어 배출구(12)로 배출되도록 진행하는 반응부산물의 흐름특성상 수평방향으로 넓게 형성된 트랩 플레이트(30)의 좌우측 양단부에는 중간부위에 비하여 반응부산물이 덜 포집되는 등 반응부산물의 포집이 고르게 이루어지지 못하였다. 이로 인해, 트랩 플레이트(30)가 수평방향으로 넓게 형성되었음에도 불구하고 실제로는 반응부산물의 포집량은 크게 증가하지 못하는 문제점이 있었다.
더욱이 상기 하우징(10)이 전통적인 형태인 원통형을 탈피하지 못한 한계로 인해 트랩 플레이트(30)가 하우징(10)의 상부와 하부 공간으로 갈수록 그 전후폭 축소로 인해 표면적이 줄어들 수밖에 없었다.
이와 같이, 종래기술에 의한 포집장치는 하우징(10)을 수평방향으로 눕힌 가로구조에 의해 보다 넓은 트랩 플레이트(30)를 확보하고자 한 기술적 시도에도 불구하고, 과도기적인 한계에 직면하여 실제로는 반응부산물의 포집량을 획기적으로 증가시키는 데 미흡하였으며 이에 따라 포집장치의 교체 수명도 그리 길게 연장시키지 못하였다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 반응부산물을 분산하여 포집(捕集)할 수 있도록 격판에 의해 포집 공간을 분할한 반도체 공정의 반응부산물 포집장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 공정의 반응부산물 포집장치, 수평방향을 길이방향으로 하여 설치되고, 상, 하부에 기체의 반응부산물이 유입되고 배출되는 유입구와 배출구를 구비한 하우징과, 상기 하우징 내에 상호 간격을 두고 세워져서 하우징 내의 공간을 분할하는 복수의 격판과, 상기 복수의 격판 사이사이마다 설치되어 상기 유입된 반응부산물이 적층되는 트랩 플레이트를 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 격판의 상측에 설치되어 발열하면서 유입된 직후의 반응부산물을 가열 또는 이온화하는 히팅라인을 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 격판의 상측에는 상기 히팅라인과 접촉되고, 상기 유입구로 유입된 직후의 반응부산물을 통과시키면서 반응부산물 일부를 상기 격판에 의해 분할된 각 공간으로 분산시켜주는 메쉬(mesh) 구조체가 상기 하우징 내부를 가로질러 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 격판에 냉기를 전달할 수 있도록 인접 설치되어 냉매를 순환시키면서 상기 하우징 내의 격판 및 그 주변을 냉각하는 제1쿨링라인이 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 하우징은 수평방향을 길이방향으로 하는 사각통체의 형태를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 하우징은 본체와, 상기 본체로부터 분리 가능한 좌우측 외벽으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 복수의 격판 및 트랩 플레이트는 모듈화된 하나의 어셈블리를 이루는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 본체 외측에 둘러져 설치되어, 냉매를 순환시키면서 상기 하우징 벽체 및 내부 공간을 냉각하는 제2쿨링라인을 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 하우징 본체의 외측에서 상기 제2쿨링라인을 덮는 두 개 한 쌍의 하우징 케이스를 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 트랩 플레이트는 전반적으로 수평하게 설치되되, 상기 하우징 내부 공간의 중앙 상단부에서는 상기 유입구로부터 유입되는 반응부산물에 대한 저항 을 감소시킬 수 있도록 복수개가 경사지게 전후방향으로 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
[실시예]
도 2는 본 발명에 의한 포집장치의 외관사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 포집장치는 외형적으로는 전통적인 원통형을 탈피하여 사각통체의 형태로 된 하우징(110)을 구비한다. 동시에 하우징(110)을 수평방향으로 눕힌 가로구조를 취하고 있다. 이로써 하우징(110) 내부의 공간을 최대한 확보하여 반응부산물의 포집을 위한 유효공간을 최대한 확보하는 동시에 내부 위치에 따라 트랩 플레이트들의 크기가 축소되는 것을 방지하여 반응부산물의 포집량을 증가시키고 장치의 수명을 늘릴 수 있는 것이다.
하지만 더 나아가 본 발명의 포집장치는 상기 하우징(110) 내부의 공간을 분할함으로써 분할된 각 공간에 반응부산물을 분산하여 포집할 수 있도록 하였다. 본 발명은 이처럼 포집공간을 분할함으로써 하우징(110)을 수평방향으로 눕힌 가로구조를 취할 때 하우징(110)내부의 공간에 반응부산물이 고르게 포집되지 못하고 일부에만 편중되던 문제를 거의 완전히 해소할 수 있게 된 것이다. 이로써 실질적인 반응부산물의 포집량을 극대화하고 장치의 수명을 늘릴 수 있게 된다.
이하, 전술된 본 발명의 기술적 특징을 중심으로 본 발명에 의한 포집장치의 구성을 구성요소들을 중심으로 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 포집장치의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 격막 및 트랩 플레이트가 모듈화된 어셈블리의 참조사시도이며, 도 5는 도 2의 상부를 절단한 포집장치의 횡단면도이며, 도 6은 본 발명에 의한 포집장치의 종단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 포집장치는 하우징(110)과, 그 내부에 설치되는 복수의 격판(210)과, 복수의 트랩 플레이트(230A,230B,230C)와, 메쉬 구조체(241)와, 냉각수단인 제1쿨링라인(220), 제2쿨링라인(117A,117B,117C) 및 가열수단인 히팅라인(243)을 주요 구성요소로 포함한다. 이들 구성요소들 각각을 중심으로 설명하면 다음과 같다.
상기 하우징(110)은 이미 전술된 바와 같이 수평방향을 길이방향으로 하는 사각통체의 형태를 갖는다. 즉, 사각통체가 수평방향으로 눕혀진 형태를 갖는다. 상기 하우징(110)의 상부에는 프로세스 챔버와 연결되어 기체의 반응부산물이 유입되는 유입구(111)를 구비하고, 하부에는 통상 진공펌프와 연결되어 상기 유입된 반응부산물 중 하우징(110) 내부에서 포집되고 남은 정화된 상태의 것이 배출되는 배출구(113)를 구비한다.
상기 하우징(110)은 전통적인 원통형의 형태를 탈피한 사각통체의 형태로 형성되기 때문에 반응부산물의 포집을 위한 내부공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있다. 즉, 상기 하우징(110)은 같은 폭을 갖는 원통형 하우징(110)에 비해 반응부산물의 포집을 위한 내부공간을 보다 크게 확보할 수 있다. 뿐만 아니라 수평방향 으로 눕혀진 가로구조를 취하더라도 원통형 하우징(110)과는 달리 높이에 따른 폭 변화가 없으므로 그 내부에 수용되는 트랩 플레이트(230A,230B,230C)들 거의 대부분을 동일하게 넓은 크기의 것으로 구비할 수 있는 것이다.
상기 하우징(110)은 좌우측 외벽(110B)이 각각 하우징(110) 본체(110A)로부터 분리 및 결합 가능하도록 구성된다. 이로써 모듈화된 격판(210) 및 트랩 플레이트(230A,230B,230C)의 어셈블리(200)가 상기 하우징(110) 내부에 보다 용이하게 삽입될 수 있다. 한편 상기 하우징(110)은 하우징(110) 본체(110A) 외부를 감싸는 한 쌍의 하우징 커버(115A,115B)를 구비한다. 상기 한 쌍의 하우징 커버(115A,115B)는 하우징(110) 본체(110A)의 외형에 맞게 씌워질 수 있도록 각각"ㄷ"자 형태로 대칭되어 마주보는 2개 한 쌍이 구비된다. 이로써 상기 하우징 커버(115A,115B)는 상기 하우징(110) 본체(110A)의 외측에 설치된 제2쿨링라인(117A) 대부분을 덮을 수 있게 된다. 그리고 상기 하우징 커버(115A,115B)는 하우징(110) 본체(110A)에 설치된 제2쿨링라인(117A)을 은폐함과 동시에 상기 제2쿨링라인(117A)에서 발생되는 냉기가 외부로 소모되지 않고 상기 하우징(110) 내부에 전달될 수 있도록 보호하게 된다.
상기 격판(210)은 상기 하우징(110) 내의 공간을 분할하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 격판(210)은 수직하게 세워지되 상기 하우징(110) 내에 상호 간격을 두고 복수개가 나란히 세워진다. 이처럼 상기 격판(210)이 상호 간격을 두고 세워지면 그 사이사이마다 트랩 플레이트(230A,230B,230C)들이 설치 가능한 여러 개의 구분된 공간이 마련된다. 이때 상기 격판(210)들 중 좌우측 최외곽에 설치되는 것 들을 제외하고 중간에 세워지는 격판(210)들의 경우 약간의 틈새 공간을 두고 두 개 한 쌍씩의 격판(210)들로 세워지는 것이 바람직하다. 이는 상기 격판(210)에 근접 설치되어 냉기를 전달해야 하는 제1쿨링라인(220)이 상기 격판(210)의 틈새공간에 설치되기 위함이다. 상기와 같이 격판(210)에 의한 틈새공간이 마련되어 그곳에 상기 제1쿨링라인(220)이 설치되면 상기 제1쿨링라인(220)으로부터 발생되는 냉기가 격판(210) 전체에 퍼지면서 격판(210) 및 함께 설치되어 있는 트랩 플레이트(230A,230B,230C)로의 냉기 전달이 원활하게 이루어진다. 이처럼 상기 격판(210)이 설치되는 구성에 따르면 하우징(110) 내로 유입된 반응부산물이 격판(210)에 의해 분할된 공간으로 분산되면서 전체 트랩 플레이트(230A,230B,230C)에 거의 동시다발적으로 쌓이거나 증착되어 포집되되 하우징(110)의 유입구(111)와 가장 가까운 분할공간으로부터 시작해서 가장 먼 분할공간에 이르기까지 단계적으로 포화상태에 이르게 된다. 즉, 하우징(110)에 유입되는 반응부산물이 유입구(111)와 가까운 분할공간에 우선 집중되어 포화상태에 이르게 되면 이후, 그 좌우 분할공간에서 반응부산물이 집중적으로 포집되어 역시 포화상태에 이르게 된다. 그리고 다음에는 그 인근 분할공간에 반응부산물이 포집되면서 포화상태에 이른다. 결국 이같은 점진적인 과정에 의해 하우징(110) 내 전체 공간에 반응부산물이 편중됨 없이 포집되는 것이다. 이처럼 본 발명의 포집장치는 하우징(110) 내에 설치된 격판(210)에 의해 전체 공간에 편중됨 없이 반응부산물을 포집할 수 있게 되어 포집효율을 향상시킬 수 있다. 만일 본 발명에 따른 격판(210) 없이 하우징(110)의 내부 공간이 하나의 공간으로만 이루어지는 경우 유입되는 반응부산물이 주로 중앙부위에만 편중되어 포집되기 때문에 포집효율이 떨어진다.
상기 트랩 플레이트(230A,230B,230C)는 상기 격판(210) 사이사이마다 복수의 층으로 설치된다. 상기 트랩 플레이트(230A,230B,230C)는 전반적으로 수평하게 설치된다. 하지만 예외적으로 상기 유입구(111) 및 배출구(113) 사이 동일선상에 형성된 분할공간의 최상부에서는 트랩 플레이트(230A)들이 경사지게 설치된다. 이처럼 예외적으로 경사지게 설치된 트랩 플레이트(230A)는 상기 유입구(111)로부터 유입된 직후의 반응부산물이 처음부터 급격한 저항을 받으면서 전체 흐름에 악영향을 끼치는 것을 방지한다. 한편 같은 분할공간에서 상기 경사지게 설치된 트랩 플레이트(230A) 하측에 설치되는 트랩 플레이트(230B)나 다른 분할공간에 설치된 트랩 플레이트(230C)의 경우에는 상하로 소정 간격을 두고 수평한 형태로 설치된다. 상기 트랩 플레이트(230A,230B,230C)는 반응부산물의 흐름을 고려하여 다양한 형태의 타공을 형성시킬 수 있다.
여기서, 상기 격판(210), 트랩 플레이트(230A,230B,230C) 및 제1쿨링라인(220)은 모듈화된 하나의 어셈블리(200)를 이루고 있다. 이로써 하우징(110)의 좌우측 외벽(110B) 중 하나를 본체(110A)로부터 분리한 다음 상기 모듈화된 어셈블리(200)를 하우징(110)의 내부공간에 설치하거나 제거하기 수월하다.
상기 메쉬(mesh) 구조체(241)는 상기 하우징(110) 내에서 격판(210)의 상측을 가로질러 넓게 설치된다. 상기 메쉬 구조체(241)는 반응부산물이 통과 할 수 있도록 와이어가 서로 촘촘히 얽혀 있는 그물망 구조를 가진다. 상기 메쉬 구조체(241)는 상기 하우징(110) 내 상부를 가로지를 수 있도록 판상의 직육면체로 이 루어지며 설치가 용이하도록 그 둘레변을 감싸 지지하는 사각의 프레임(245)이 구비된다. 이로써 상기 하우징(110)의 유입구(111)로 유입된 직후의 반응부산물이 상기 메쉬 구조체(241)에 의해 어느 정도의 저항을 받게 되어 분산되고 이후 상기 메쉬 구조체(241)를 통과하면서 격판(210)에 의한 각 분할공간으로 흐르게 된다. 물론 상기 메쉬 구조체(241)를 통과한 반응부산물이 하우징(110) 내의 공간에 완전히 균일하게 분산되는 것은 아니지만 하우징(110) 내의 중앙부로만 편중되는 정도를 완화시키는 측면에서 뛰어난 효과를 갖는다. 더욱 중요한 것으로 상기 메쉬 구조체(241)는 상기 히팅라인(243)에 의해 가열된 상태가 되어 관통하는 반응부산물과 접촉하여 가열하는 역할을 한다. 이때 상기 메쉬 구조체(241)의 그물망 구조는 더 넓은 면적에서 반응부산물과 접촉하여 열교환하는 것에 적당하다.
상기 히팅라인(243)은 전원이 인가되면 주울열에 의해 발열하는 통상의 저항체로서 상기 메쉬 구조체(241)와 접촉하도록 설치된다. 상기 히팅라인(243)은 메쉬 구조체(241)를 설치하기 위한 사각의 프레임(245)에서 최대한 넓은 면적으로 상기 메쉬 구조체(241)와 접촉하기 위해서 굴곡진 형태로 설치된다. 이로써 상기 히팅라인(243)은 상기 메쉬 구조체(241)와 함께, 유입되는 반응부산물을 가열하여 유입구(111) 주변이 반응부산물로 인해 막히는 것을 방지한다. 나아가 상기 히팅라인(243)은 상기 메쉬 구조체(241) 및 그 주변을 가열함으로써 유입되는 반응부산물을 이온화하는 역할을 한다. 참고로 반응부산물의 이온화에 의한 효과를 설명하면, 400 내지 500℃ 정도의 내부 온도를 유지하는 프로세스 챔버로부터 발생된 반응부산물, 특히 미반응 가스가 상기 하우징(110)으로 유입되면서 상기 히팅라인(243)에 의해 가열되면서 2차 반응에 의한 화학적 변화가 일어나고 그 직후, 증기상태에서 낮은 온도로 냉각되어진 트랩 플레이트(230A,230B,230C)의 표면에 접하게 되면 순간적으로 막질화되어 증착되면서 급속도의 포집이 이루어지는 것이다. 한편, 상기와 같이 막질화에 의해 증착되지 않는 다른 반응부산물은 하우징(110) 내의 낮은 온도 분위기에서 급속히 냉각되면서 고형화가 진행되어 파우더 상태로 상기 트랩 플레이트(230A,230B,230C)에 쌓이게 된다. 여기서, 상기 트랩 플레이트(230A,230B,230C) 표면에 증착되는 순간의 반응부산물은 증기(Vapor)상태에서 고형(Solid)상태로 전환되는 시점에서 막질화되면서 상기 트랩 플레이트(230A,230B,230C) 표면에 더욱 신속하고 균일하며 확고하게 증착되는 것이다.
상기 제1쿨링라인(220) 및 제2쿨링라인(117A,117B,117C)은 냉매를 내부에 순환시키면서 그 주변을 냉각함으로써 포집분위기를 형성하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 제1쿨링라인(220)은 상기 격판(210)에 근접하여 설치된다. 이로써 상기 제1쿨링라인(220)에서 발생되는 냉기가 상기 격판(210)을 비롯하여 상기 격판(210) 사이사이에 설치된 트랩 플레이트(230A,230B,230C)에 전해진다. 한편 상기 격판(210)간 틈새에는 상기 제1쿨링라인(220)을 감싸면서 격판(210)과 접촉되는 중공의 사각 케이스(213)가 구비된다. 상기 케이스(213)는 제1쿨링라인(220)과 격판(210)간의 냉기 전달을 위한 매개 역할을 하는 동시에 격판(210)에 대한 지지력을 보강하고 설치를 용이하게 하는 역할을 한다. 여기서 상기 제1쿨링라인(220)용 케이스(213)에 알루미늄 재질이 사용된다. 이는 냉기 전달(열전달)효과가 좋고 상기 하우징(110) 내에서 온도 및 반응부산물로 인한 부식에 견딜 수 있는 동시에 가벼운 것이 바람직하기 때문이다. 상기 제2쿨링라인(117A,117B,117C)은 상기 하우징(110) 본체(110A) 및 좌우측 외벽(110B)을 감싼 형태로 설치된다. 이로써 상기 제2쿨링라인(117A,117B,117C)은 상기 하우징(110)의 벽을 차갑게 냉각하는 것은 물론 하우징(110) 내 공간을 냉각하여 반응부산물에 대한 포집분위기를 형성하게 된다. 이때 상기 하우징(110) 몸체를 감싸는 하우징 커버(115A,115B)는 상기 제2쿨링라인(117A,117B,117C)으로부터 발생되는 냉기가 외부에 발산되지 않도록 보존하는 역할을 한다. 참고로, 상기 제2쿨링라인(117A,117B,117C)은 상기 하우징 본체를 감싸는 부분(117A), 좌우측 외벽(110B)을 감싸는 부분(117B), 외부에 설치된 냉매 저장탱크와의 연결부위(117C)로 구분하였다.
이같이 제1쿨링라인(220) 및 제2쿨링라인(117A,117B,117C)이 설치되면 상기 하우징(110)의 내측벽면과 상기 격판(210) 표면, 트랩 플레이트(230A,230B,230C)의 표면이 차갑게 냉각된 상태가 된다. 따라서 상기 메쉬 구조체(241)를 통과하면서 증기상태로 가열된 반응부산물이 상기 냉각된 하우징(110)의 내측벽, 격판(210), 트랩 플레이트(230A,230B,230C) 표면과 접촉하는 동시에 빠른 속도로 증착된다. 그리고 증착되지 않은 나머지 반응부산물의 경우에도 상기 하우징(110) 내부 공간에 형성된 차가운 분위기에 의해 고형화되면서 상기 트랩 플레이트(230A,230B,230C)에 쌓이게 된다.
참고로, 언급되지 않은 도면부호 115C는 하우징(110)의 좌우측 외벽(110B) 중 하나에 설치되어 쿨링라인 및 히팅라인의 연결부재들을 은폐하기 위한 측벽 케이스를 지시하고 있다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 포집장치의 동작 및 작용을 도면을 참조하여 반응부산물의 흐름을 중심으로 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 포집장치가 동작하면, 외부의 냉매탱크와 연결된 제1쿨링라인(220) 및 제2쿨링라인(117A,117B,117C)을 통하여 냉매가 순환한다. 그러면 하우징(110) 내부로 연결된 제1쿨링라인(220)으로부터 냉기가 발생되면서 알루미늄 케이스(213, 도5 참조)를 매개로 접촉된 격판(210)들이 일차적으로 냉각되고 상기 격판(210)들 사이사이에 설치된 트랩 플레이트(230A,230B,230C)들 및 그 주변 공간이 빠른 속도로 냉각된다. 또한 상기 하우징(110) 외부를 감싸 연결된 제2쿨링라인(117A,117B,117C)으로부터 냉기가 발생되면서 상기 하우징(110)의 내측벽이 급격히 냉각되어 저온상태가 되고 하우징(110)의 내부온도도 차갑게 떨어진다.
한편으로는, 상기 히팅라인(243)에 전원이 인가되면서 상기 히팅라인(243)으로부터 고온의 열이 발생한다. 그러면 상기 히팅라인(243)에 접촉된 메쉬 구조체(241)가 상기 히팅라인(243)의 열을 받아 고온의 상태가 된다.
상기와 같이 본 발명의 포집장치가 가동되고 있는 상태에서 본 발명의 포집장치와 연결된 프로세스 챔버에서는 박막의 증착 또는 식각 공정이 완료되고 나면 박막의 증착이나 식각 과정에서 발생된 다량의 미반응 가스를 포함한 반응부산물이 생성되며, 상기 반응부산물은 진공펌프가 구동됨에 따라 유입구(111)를 통하여 상기 하우징(110) 내로 유입된다.
이후, 상기 유입구(111)를 통해 하우징(110) 내에 유입된 반응부산물은 가장 먼저 고온으로 가열된 메쉬 구조체(241)를 접촉하여 가열되면서 통과한다. 이로써 상기 반응부산물은 이온화에 필요한 에너지를 상기 메쉬 구조체(241)를 통해 공급받게 되며 상기 프로세스 챔버에서 미반응된 가스들이 화학적 변화를 일으켜(이온화 되어) 증기상태의 고형성분 물질 및 기체성분의 물질로 생성되어 진다. 한편으로 상기 반응부산물은 도 8을 참조할 수 있듯이 상기 메쉬 구조체(241)를 접촉하는 동안 저항을 받으면서 하우징(110)의 중앙부위뿐만 아니라 좌우부위로도 분산되어 흐르게 된다.
이후, 하우징(110) 내의 넓은 범위에서 분산되어 진행하는 반응부산물은 상기 메쉬 구조체(241)를 통과하자마자 차갑게 냉각된 상태에 있는 하우징(110)의 내측벽, 격판(210) 및 트랩 플레이트(230A,230B,230C) 표면에 접촉하게 된다. 상기 반응부산물이 상기 하우징(110)의 내측벽, 격판(210) 및 트랩 플레이트(230A,230B,230C)의 표면에 접촉되는 순간 냉각되어 증기상태에서 급속도로 고형화가 진행되면서 각 표면에 빠른 속도로 증착된다.
이때, 상기 하우징(110) 내측벽, 격판(210) 및 트랩 플레이트(230A,230B,230C)에 증착되는 반응부산물은 증기상태에서 완전히 고형화되지 않은 상태로 막질화에 의해 보다 신속하게 증착되는 것이다.
한편, 막질화에 의해 포집되지 않는 다른 반응부산물은 각각의 격판(210) 사이에 형성된 공간에서 아래로 갈수록 차가운 온도 분위기에 의해 고형화되면서 그 일부는 최상층에 설치된 트랩 플레이트(230A,230B,230C) 표면에 쌓이게 되고, 나머지는 점진적으로 그 아래에 위치한 트랩 플레이트(230A,230B,230C)들 표면에 쌓이게 된다.
여기서, 상기 반응부산물이 트랩 플레이트(230A,230B,230C)에 증착되거나 쌓이는 포집과정을 살펴보면, 유입되는 반응부산물이 메쉬 구조체(241)에 의해 저항을 받아 도 8과 같이 좌우방향으로 분산되기는 하지만 많은 양의 반응부산물이 우선적으로는 유입구(111)의 바로 아래에 위치한 중앙부 분할공간으로 흐르게 된다. 따라서 반응부산물이 중앙부 분할공간에 설치된 트랩 플레이트(230A,230B)에 주로 증착되거나 쌓이게 된다. 이때 도 7을 참조할 수 있듯이 경사지게 설치된 트랩 플레이트(230A)는 유입구(111)로부터 유입된 직후의 반응부산물이 처음부터 급격한 저항을 받으면서 전체 흐름에 악영향을 끼치는 것을 방지한다.
이후 상기 중앙부의 분할공간이 포화상태가 되어 더 이상 포집할 수 없게 되면 반응부산물의 흐름이 자연스럽게 그 좌우에 위치한 분할공간을 향하게 되어 그 곳에 설치된 트랩 플레이트(230C)에 증착되거나 쌓이게 된다. 이같은 동일한 작용에 의해 결국 격판(210)에 의해 분할된 공간 모두에 거의 동일하게 높은 밀도를 가지고 반응부산물이 포집된 상태에 이른다.
이와 같이, 본 발명은 격판(210)에 의해 분할된 각각의 공간 모두에 점진적으로 반응부산물이 높은 밀도로 포집되어 포화상태가 되어 전체적으로 상당히 많은 양의 반응부산물을 포집할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 공정의 반응부산물 포집장치는, 하우징을 수평방향으로 눕힌 형태의 가로구조를 가지지만 반응부산물을 분할된 공간에 분산하여 포집(捕集)토록 한 구성에 의해 포집효율을 극대화한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 반응부산물을 좌우로 펼쳐주는 메쉬 구조체에 의해 분할된 공간 중 한 곳에만 편증되게 포집되는 것을 방지한다.
또한, 본 발명은 하우징에 유입된 직후의 반응부산물을 가열하여 하우징의 입구 주변이 막히는 것을 방지한다.
또한, 본 발명은 하우징에 유입된 직후의 반응부산물을 가열에 의한 이온화하여 반응부산물의 증착속도를 높이고, 이로 인해 전체 포집속도 및 포집효과를 비약적으로 향상시킨다.
또한, 본 발명은 사각통체 형상을 갖는 하우징을 사용하여 설치되는 위치에 따라 트랩 플레이트의 크기가 작아지는 것을 방지한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 격판과 트랩 플레이트가 모듈화되어 제작 및 보수가 용이하다.
또한, 본 발명은 하우징의 외측을 둘러싼 케이스에 의해 냉각라인에서 발생된 냉기를 효과적으로 보존할 수 있다.

Claims (11)

  1. 수평방향을 길이방향으로 하여 설치되고, 상, 하부에 기체의 반응부산물이 유입되고 배출되는 유입구와 배출구를 구비한 하우징과;
    상기 하우징 내에 상호 간격을 두고 세워져서 하우징 내의 공간을 분할하는 복수의 격판과;
    상기 복수의 격판 사이사이마다 설치되어 상기 유입된 반응부산물이 적층되는 트랩 플레이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 반응부산물 포집장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 격판의 상측에 설치되어 발열하면서 유입된 직후의 반응부산물을 가열하여 이온화하는 히팅라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 반응부산물 포집장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 격판의 상측에는 상기 히팅라인과 접촉되고, 상기 유입구로 유입된 직후의 반응부산물을 통과시키면서 반응부산물 일부를 상기 격판에 의해 분할된 각 공간으로 분산시켜주는 메쉬(mesh) 구조체가 상기 하우징 내부를 가로질러 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 반응부산물 포집장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 격판에 냉기를 전달할 수 있도록 인접 설치되어 냉매를 순환시키면서 상기 하우징 내의 격판 및 그 주변을 냉각하는 제1쿨링라인이 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 반응부산물 포집장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 수평방향을 길이방향으로 하는 사각통체의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 반응부산물 포집장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징은 본체와, 상기 본체로부터 분리 가능한 좌우측 외벽으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 반응부산물 포집장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 격판 및 트랩 플레이트는 모듈화된 하나의 어셈블리를 이루는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 반응부산물 포집장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 하우징의 본체 외측에 둘러져 설치되어, 냉매를 순환시키면서 상기 하 우징 벽체 및 내부 공간을 냉각하는 제2쿨링라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 반응부산물 포집장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하우징 본체의 외측에서 상기 제2쿨링라인을 덮는 두 개 한 쌍의 하우징 케이스를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 반응부산물 포집장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 트랩 플레이트는 전반적으로 수평하게 설치되되, 상기 하우징 내부 공간의 중앙 상단부에서는 상기 유입구로부터 유입되는 반응부산물에 대한 저항을 감소시킬 수 있도록 복수개가 경사지게 전후방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 반응부산물 포집장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 격판의 상측에 설치되어 발열하면서 유입된 직후의 반응부산물을 가열하는 히팅라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정의 반응부산물 포집장치.
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