KR102228180B1 - 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치에 관한 것으로, 그 목적은 반도체 제조 공정 중 프로세스 챔버에서 유기막 증착공정 수행 후 포집 장치로 유입된 미반응 가스 중에 포함된 반응부산물을 포집하기 위해 단위면적 당 높은 표면적을 가지는 구조형 포집플레이트와, 가스의 흐름을 집중 또는 분산시켜 배출하는 포집디스크로 이루어진 디스크형포집부가 수직 방향으로 다층 배열된 내부포집타워를 구비하여 가스의 체류시간을 증가시키면서 균일한 온도 분포를 유지한 상태에서 반응부산물을 박막 형태로 포집하는 포집장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 구성은 유입된 미반응 가스를 유입하여 수용하고 배출하는 하우징(1)과; 하우징의 내측에 위치하여, 이중 구조로 방사 배열된 디퓨져에 의해 유입된가스를 확산시키면서 가스를 균일하게 가열하는 히터(2)와; 방사형으로 배열되고 단위면적 당 높은 표면적을 가지는 구조형 포집플레이트와, 가스의 흐름을 집중시키거나 균일하게 분산시켜 배출하도록 배기홀이 중앙부 또는 방사형으로 배열되어 형성된 포집디스크를 구비하는 제 1 디스크형포집부(31) 내지 제 5 디스크형포집부(35)가 수직 배열된 내부포집타워(3);를 포함하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치를 발명의 특징으로 한다.

Description

유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치{Apparatus for trapping reaction by-product of organic-film deposition process}

본 발명은 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치에 관한 것으로, 자세하게는 반도체 제조 공정 중 프로세스 챔버에서 유기막 증착 공정을 수행 후 배출되는 미반응 가스 중에 포함된 입자상 반응부산물을 박막 형태로 포집하기 위해 높은 표면적과 유속 저감 구조를 가진 내부포집타워를 구비하여 균일한 유속과 포집온도 조건하에서 체류시간을 증대시켜 고효율로 포집하는 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, 리드 프레임과 결합하여 완제품으로 조립하는 공정을 말한다.

이때, 상기 웨이퍼 상에 박막을 증착하거나, 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 공정은 프로세스 챔버 내로 가스주입 시스템을 통해 실란(Silane), 아르신(Arsine), 염화 붕소, 수소 등의 필요로 하는 공정 가스 또는 박막 증착을 위한 전구체 가스와 같은 필요로 하는 공정 가스를 주입하여 고온에서 수행된다. 이때 프로세스 챔버 내부에는 각종 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유독 성분을 함유한 유해가스 등이 다량 발생하게 된다.

이 때문에 반도체 제조장비에는 프로세스 챔버에서 배출된 미반응 가스를 정화하여 방출하기 위해 상기 프로세스 챔버를 진공상태로 만들어 주는 진공펌프의 후단에 프로세스 챔버에서 배출되는 미반응 가스를 정화시킨 후 대기로 방출하는 스크러버(Scrubber)가 설치한다.

하지만, 이와 같은 스크러버는 단지 가스 형태의 반응부산물 만을 정화처리하기 때문에 프로세스 챔버에서 배출된 미반응 가스 중에 포함된 입자형태의 반응부산물을 사전에 포집하지 않으면, 프로세스 챔버에서 배출된 미반응 가스가 배관에 고착되어 배기압력이 상승하는 문제, 또는 진공펌프로 유입되어 발생되는 펌프의 고장 문제, 또는 프로세스 챔버로 역류하여 웨이퍼를 오염시키는 문제 등이 있다.

이 때문에 반도체 제조장비에는 프로세스 챔버와 진공펌프 사이에 상기 프로세스 챔버에서 배출되는 미반응 가스를 파우더 상태로 응집시키는 다양한 구조의 반응부산물 포집장치가 설치된다.

하지만 종래의 부산물 포집장치에서 사용되는 내부포집타워의 구조는 포집 플레이트 표면에 동일 또는 서로다른 크기를 가진 다수의 홀이 가공되고, 주변에 난류 편을 추가하는 방식으로 구성되어 가스의 흐름이 서로 다른 부하 크기에 의한 빠른 흐름과 느린 흐름간의 유속 차이를 발생시키면서 복수개의 지점에서 서로다른 크기의 난류를 발생시켜 가스를 지체 시키면서 포집면과 미반응 가스와의 접촉 면적을 늘리는 방식이어서 미반응 가스의 유속을 감소시키면서 균일하고 안정적인 가스 흐름을 제공하기에는 구조적인 단점이 있다.

이로인해 종래의 포집장치 구조하에서는 프로세스 챔버에서 유기막 증착(Organic Film Deposition) 공정을 수행 후 미세한 반응부산물이 포함된 미반응 가스가 배출된 후 포집 장치로 유입될 경우 경우 안정적인 유속 감소 구조와 단위면적 당 높은 포집효율을 가진 포집플레이가 구비되지 않아 충분한 포집 조건이 만족되지 않기 때문에 반응부산물을 박막형태로 포집할 수 없다는 문제점이 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결 할 수 있는 반응부산물 포집장치의 개발이 필요한 실정이다.

한국 등록특허공보 등록번호 10-0717837(2007.05.07.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-0862684(2008.10.02.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1447629(2014.09.29.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1806480(2017.12.01.)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 반도체 제조 공정 중 프로세스 챔버에서 유기막 증착공정 수행 후 포집 장치로 유입된 미반응 가스 중에 포함된 반응부산물을 포집하기 위해 단위면적 당 높은 표면적을 가지는 구조형 포집플레이트와, 가스의 흐름을 집중 또는 분산시켜 배출하는 포집디스크로 이루어진 디스크형포집부가 수직 방향으로 다층 배열된 내부포집타워를 구비하여 가스의 체류시간을 증가시키면서 균일한 온도 분포를 유지한 상태에서 반응부산물을 박막 형태로 포집하는 포집장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유입된 가스의 포집 효율을 증가시킬 수 있도록 이중구조의 디퓨저를 통해 유로 연장 및 확산 시키고, 디퓨저 하단에 결합된 히터를 통해 균일한 온도를 나타내는 포집장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 반도체 제조공정 중 유기막 증착 공정을 진행하는 프로세스 챔버에서 반응 후 배출되는 미 반응 가스를 공급받아 히터로 가열 후 포집 가용 공간에서 온도가 저하된 입자상태 반응부산물을 포집 후 나머지 가스를 배출하는 포집장치에 있어서,

유입된 미반응 가스를 유입하여 수용하고 배출하는 하우징과;

하우징의 내측에 위치하여, 이중 구조로 방사 배열된 디퓨져에 의해 유입된가스를 확산시키면서 가스를 균일하게 가열하는 히터와;

방사형으로 배열되고 단위면적 당 높은 표면적을 가지는 구조형 포집플레이트와, 가스의 흐름을 집중시키거나 균일하게 분산시켜 배출하도록 배기홀이 중앙부 또는 방사형으로 배열되어 형성된 포집디스크를 구비하는 제 1 디스크형포집부, 제 2 디스크형포집부, 제 3 디스크형포집부, 제 4 디스크형포집부 및 제 5 디스크형포집부가 수직 배열된 내부포집타워;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치를 제공함으로써 달성된다.

바람직한 실시예로, 상기 제 1 디스크형포집부는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 구조형 포집플레이트를 통해 중앙부로 가이드하면서 포집디스크에 형성된 중앙 배기홀 및 방사 배열된 복수개의 정공형태 배기홀을 통해 하부로 배출시키면서 구조형 포집플레이트 및 포집디스크를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 제 1 디스크형포집부에서 방사형으로 배열된 복수개의 구조형 포집플레이트는 크고 긴 구조형 포집플레이트와 이보다 작고 낮고 짧은 구조형 포집플레이트가 교대로 설치된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 제 2 디스크형포집부는 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 구조형 포집플레이트를 통해 바깥 방향으로 가이드하고, 포집디스크의 둘레를 따라 형성된 경사형가이드에 의해 상부 또는 측방향에서 공급되는 가스 흐름을 막아 다시 내측으로 모아 정체시키면서 방사 배열된 구조형 포집플레이트를 따라 방사상으로 배열된 장공형태 배기홀을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 구조형 포집플레이트 및 포집디스크를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 경사형가이드는 하우징 본체의 내경에 근접되게 위치하거나 면접되게 위치하여 최상부 제 1 디스크형포집부에서 균일하게 공급된 가스가 제 2 디스크형 포집부 하단에 존재하는 복수개의 디스크형포집부로 직접 공급되지 않도록 구성한 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 제 3 디스크형포집부는 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 이중 구조형 포집플레이트를 통해 포집디스크의 바깥 방향을 통해 하부로 배출함과 동시에 하부 포집디스크의 중앙부에 형성된 복수개의 배기홀 및 방사상으로 배열된 장공형태 배기홀을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 이중 구조형 포집플레이트 및 포집디스크를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 제 4 디스크형포집부는 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 이중 구조형 포집플레이트를 통해 포집디스크의 바깥 방향을 통해 하부로 배출함과 동시에 하부 포집디스크에 방사상으로 배열된 장공형태 배기홀을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 이중 구조형 포집플레이트 및 포집디스크를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 제 4 디스크형포집부의 포집디스크 중앙부에는 배기원판이 상부로 일정 간격 이격되게 형성되어 하강한 가스가 부딪치면서 이중 구조형 포집플레이트를 통한 측면 배기효율을 증대시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 제 3 디스크형포집부 및 제 4 디스크형포집부의 이중 구조형 포집플레이트는 수직플레이트와 이를 양측으로 분할하는 제 1 수평플레이트 및 제 2 수평플레이트에 의해 그 단면이 이중 십자형으로 구성되고, 상기 제 1 수평플레이트에는 길이 방향으로 따라 배기홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 제 2 수평플레이트는 상부에 위치한 제 1 수평플레이트 보다 크기가 더 큰 단면적을 가지게 형성되되, 포집디스크의 중심부쪽보다 바깥쪽으로 갈수록 폭이 더 큰 형상으로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 제 5 디스크형포집부는 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 구조형 포집플레이트를 통해 바깥 방향으로 가이드하여, 제 4 디스크형포집부의 포집디스크 보다 작은 직경을 가지는 포집디스크의 둘레 및 방사 배열된 상대적으로 많은 구조형 포집플레이트를 따라 하부 포집디스크에 방사상으로 배열된 장공형태 배기홀을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 구조형 포집플레이트 및 포집디스크를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 구조형 포집플레이트는 수직플레이트와 이를 양측으로 분할하는 수평플레이트에 의해 그 단면이 십자형으로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 히터는 히터본체와; 히터본체 상면과 체결되어 전도된 열원을 유입된 미반응 가스에 공급하여 확산시키는 이중 구조로 다중 배열된 디퓨져로 구성되되,

상기 디퓨져는 히터 본체보다 넓은 영역으로 열원을 전달하는 디퓨져열전도판과; 디퓨져열전도판의 중앙부에 방사상으로 원형 배열되어 열원을 균일하게 공급하면서 유입된 미반응 가스를 확산시키는 복수개의 수직형 내부 디퓨져플레이트와; 디퓨져열전도판에서 상기 내부 디퓨져플레이트의 둘레를 따라 방사상으로 원형 배열되어 열원을 보다 세분화하면서 유입된 미반응 가스를 세분화하여 확산시키는 복수개의 수직형 외부 디퓨져플레이트;로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 반응부산물 포집장치는 단위면적 당 높은 표면적과 포집시간 증대를 위한 균일한 와류발생 구조를 가지도록 십자단면 또는 이중 십자단면을 가진 구조형 포집플레이트가 방사형으로 배열되고, 가스의 흐름을 집중시키거나 균일하게 분산시켜 배출하도록 방사형으로 배열된 배기홀이 형성된 포집디스크로 구성되어 반응부산물을 포집하는 디스크형포집부가 수직방향으로 다층 배열된 내부포집타워를 구비함으로써 제조 공정 중 프로세스 챔버에서 유기막 증착(Organic Film Deposition) 공정을 수행 후 배출되는 미반응 가스 중에 포함된 부산물을 포집시, 유입되는 가스의 유속을 감소시키면서 층별로 가스가 순차적으로 하향 공급되도록 하여 체류시간을 증가시키면서 내부 온도분포가 균일하게 유지할 수 있어서 구조형 포집플레이트 표면에서 미반응 가스 중 부산물을 박막 형태로 균일하게 포집할 수 있다는 장점을 가진다.

또한 본 발명은 내부포집타워를 구성하는 디스크형포집부 중 상부에 위치한 디스크형포집부의 포집디스크 둘레에 경사형가이드가 하우징의 내경에 근접되게 위치하면서 하부로 갈수록 경사지게 형성되어 최상부 디스크형포집부에서 공급된 가스가 하부쪽에 위치한 복수개의 디스크형포집부로 직접 공급되지 않고 경사형가이드 내측으로 집중되어 모이도록 한 후 그 하부에 위치한 디스크형포집부에 균일하게 순차 공급되면서 긴 유로를 거치면서 높은 표면적을 가진 구조형 포집플레이트와 포집디스크를 통해 균일하게 포집시킬 수 있다는 장점을 가진다.

또한 본 발명은 이중 구조로 방사 배열된 디퓨져에 의해 개선된 열원 및 유입 가스 확산 구조를 가진 히터가 구비되어 포집장치 내측 상단 영역에서 가열된 열원의 도달 거리를 먼 쪽까지 확장시키면서 가스의 확산을 제공함으로써 균일한 온도를 가진 영역이 확대되고, 이로 인해 균일한 온도와 유속으로 가열된 미반응 가스가 내부포집타워로 공급되어 재차 유속이 지체되면서 가스 중 포함된 반응부산물이 고효율로 포집된다는 장점을 가진다.

이처럼 본 발명은 다양한 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치의 구조를 보인 단면도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 히터의 상부 및 저면 사시도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 히터의 구성을 보인 분해사시도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워의 분해 사시도이고,
도 7 내지 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워를 구성하는 디스크형포집부의 구성을 보인 예시도이고,
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치 내부에서의 가스 흐름을 보인 예시도이고,
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치 내부에서의 유속패턴도이고,
도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치 내부에서의 유속백터도이고,
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치 내부에서의 온도패턴도이고,
도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치 내부에서의 포집경향을 보인 예시도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치의 구조를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 히터의 상부 및 저면 사시도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 히터의 구성을 보인 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워의 분해 사시도이고, 도 7 내지 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워를 구성하는 디스크형포집부의 구성을 보인 예시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치는 미반응 가스를 유입하여 수용하고 배출하는 하우징(1)과; 하우징의 내측 상부에 위치하고 이중 구조로 방사 배열된 디퓨져(22)에 의해 히터본체(21)의 열원이 균일하게 전도되면서 유입된 가스를 확산시키는 구조를 가진 히터(2)와; 하우징 내측에 설치되어 히터에 의해 가열 및 확산된 가스의 유로를 정체 및 전환시키면서 입자상 반응부산물을 박막 필름 형태로 균일하게 포집하도록 방사형으로 배열되고 단위면적 당 높은 표면적을 가지는 구조형 포집플레이트와, 가스의 흐름을 집중시키거나 균일하게 분산시켜 배출하도록 배기홀이 중앙부 또는 방사형으로 배열되어 형성된 포집디스크를 포함하는 복수개의 디스크형포집부가 다층으로 수직 배열된 내부포집타워(3);를 포함하여 구성된다.

이와 같은 반응부산물 포집장치는 반도체공정 중 프로세스 챔버(도시 생략)에서 배출된 미반응 가스에 포함된 입자형태의 반응부산물을 응집시켜 포집한 후 나머지 가스만 진공펌프 배출하는 장치로, 특히 반도체 제조 공정 중 프로세스 챔버에서 유기막 증착(Organic Film Deposition) 공정을 수행 후 배출된 후 유입된 미반응 가스 중에 포함된 미세한 입자상태 반응부산물을 박막 필름 형태로 균일하게 고효율로 포집하기 위해 가스의 유속을 저감시켜 균일한 유속과 온도분포로 분산시키는 구조를 가진 디스크형포집부를 수직방향으로 다층으로 구성한 내부포집타워에서 포집하게 된다.

상기 본 발명 반응부산물 포집장치가 처리하는 가스 종류는 1,3-Cyclo hexanebis(Methylamine), Mixture of Isomers, 1,3-Bis(Isocyanatomethyl)Cyclo hexane 등의 공정가스가 프로세스 챔버에서 유기막 성장(Organic Film Deposition) 공정을 수행후 배출되는 미반응 가스 이다. 이러한 가스 중에 포함된 입자상태의 반응부산물은 입자가 미세하게 소량 포함되고 공정 가스의 상이함과 사용량의 차이로 인해 종래에 사용 되던 포집 장치 구조에서는 잘 포집되지 않기 때문에 본 발명에 따른 구조를 가진 포집장치에서만 최대한 유속을 저감시켜 체류시간을 늘리면서 균일한 유속과 포집이 가능한 온도 분포를 제공한 상태에서 단위 면적당 넓은 표면적을 제공하면서 포집하게 된다.

상기 본 발명에 따른 포집장치는 프로세스 챔버에서 배출되는 미반응 가스에 의한 부식 등을 방지할 수 있도록 대부분의 구성요소가 부식을 막을 수 있는 스테인리스 강, 알루미늄 등의 소재를 사용하여 제작된다.

하우징(1)은 유입된 미반응 가스를 수용하는 하우징 본체(11)와; 하우징 본체 상부와 체결되어 기밀 또는 수밀 유지를 위한 오링(O-Ring) 보호 및 상판 하부 영역에서의 반응부산물 포집시 적절한 온도 유지를 위해 공급되는 냉각수유로(12)에 냉각수를 공급하고 배출하는 냉각수 유입구(13) 및 냉각수 배출구(14)와, 가스 유입을 위한 가스유입구(15)가 형성된 상판(16)과; 하우징 본체 하부와 체결되어 입자상태의 반응부산물이 포집된 나머지 가스를 배출시키는 가스배출구(17)가 형성된 하판(18)으로 이루어진다.

상기 하우징 본체(11)의 내벽, 상판(16)의 저면 및 하판(18)의 상면에는 내부포집타워(3)처럼 가스 중에 포함된 입자상태의 반응부산물을 포집하게 된다.

특히 하우징 본체(11)는 내벽 상부쪽에만 집중적으로 포집되게 되는데 그 이유는 후술되는 디스크형포집부의 디스크형포집부에 의해 일 지점에서 하부로 미반응 가스의 흐름이 차단되어 상부쪽에서만 포집되게 된다.

상기 하우징 본체(11), 상판(16) 및 하판(18)은 본 발명의 한 실시예에 따라 원통형 또는 원판형으로 도시되었지만, 이와 같은 형상만이 본 발명을 한정하는 것은 아니고 사각통 또는 사각판형과 같이 필요로 하는 형상으로 구성될 수 있음은 물론이다. 다만, 이하 본 발명에서는 설명의 편의상 원통형 또는 원판형 형상을 가지는 도면 위주로 설명을 한다.

상기 하우징 본체(11)는 속이 빈 함체 형상으로 내부에 설치되는 내부포집타워(3)에 유입된 가스가 응집되어 포집되도록 유입된 가스를 저장하는 역할을 하도록 구성된다. 하우징 본체(11)의 상부는 내부포집타워(3)을 수납시켜 설치한 후 상판(16)을 덮어 볼트를 포함한 공지의 체결수단으로 고정시킨다.

상기 상판(16)은 상부가 개방된 하우징 본체(11)의 상부를 덮는 덮개 역할을 하면서 가스유입구(15)를 통해 프로세스 챔버에서 배출되는 미반응 가스를 공급받게 된다.

또한 상판(16)에는 저면에 설치된 히터(2)의 가동에 따라 하우징 본체(11) 내부 공간이 가열될 때 상판 하부에 설치되는 미도시된 오링(O-Ring)이 변형되는 것과 같은 기능 저하를 보호하고, 반응부산물 포집시 적절한 온도 영역을 제공하기 위한 냉각수유로(12)가 상부면에 홈 형태로 가공되어 형성된다. 홈이 형성된 냉각수유로의 상부는 유로덮개(12a)로 막는다. 이때 유로덮개는 미도시되었으나 수밀을 위한 실링처리를 포함하여 체결할 수 있고, 체결방법은 끼움식, 용접식, 볼트체결 방식 등등의 공지 기술로 체결하면 충분하다.

상기 냉각수유로(12)는 외부의 냉각수탱크(도시 생략)에서 공급된 냉각수가 냉각수유입구(13)을 통해 유입된 후 냉각수배출구(14)를 통해 배출되어 순환되도록 구성되는데 유입된 냉각수와 배출되는 냉각수가 서로 섞이지 않도록 인접된 냉각수유입구(13)와 냉각수배출구(14) 사이 냉각수유로는 연통되지 않고 경계부를 가지게 형성된다. 사용되는 냉각수는 물 또는 냉매를 사용하면 된다.

냉각수유로(12)가 형성된 영역의 공간부는 내부포집타워(3)의 상부 영역의 둘레 쪽에 해당하는 공간부인데, 히터에 의해 가열되고 디퓨져에 의해 확산되어 이 영역으로 공급된 고온의 가스 온도를 반응부산물의 포집 가능 온도 영역대로 형성시킨다.

또한 상기 가스유입구(15)는 상판에 홀 가공후 용접 등의 방식으로 고정시키는데 설치위치는 다양한 지점에 설치할 수 있으나 바람직하게는 중앙부에 형성한다.

또한 상판(16)에는 그 저면에 설치된 히터(2)에 전원을 공급하는 히터 전원공급부(23)가 설치된다. 이를 위해 상판에는 포집 장치 냉각수 유로 온도를 파악하기 위한 온도센서(19)가 포함된다.

상기 하판(18)은 하우징 본체(11)의 개방된 하부를 덮는 덮개 역할을 하면서일지점 바람직하게는 중앙부에 홀 가공후 용접 등의 방식으로 가스배출구(17)를 용접 등의 방식으로 고정시켜 반응부산물이 제거된 미반응 가스가 배출되는 통로로 사용되게 된다.

히터(2)는 히터 전원공급부(23)로부터 전원이 인가되면 발열되는 히터본체(21)와; 히터본체 상면과 체결되어 균일하게 전도된 열원을 가스에 공급하여 확산시키는 이중 구조로 다중 배열된 디퓨져(22)로 구성되어 하우징(1) 내측 상부에 위치하게 설치된다. 이러한 히터는 유입된 가스의 온도를 포집이 가능한 영역대로 형성 시키고 디퓨저를 통해 확산시키는 역할을 한다.

상기 디퓨져(22)는 히터본체 상면보다 큰 직경을 가져 히터 본체보다 넓은 영역으로 열원을 전달하는 디퓨져열전도판(221)과;

디퓨져열전도판(221)의 중앙부에 방사상으로 원형 배열되어 열원을 균일하게 공급하면서 유입된 미반응 가스를 수평방향으로 균일하게 확산시키는 복수개의 수직형 내부 디퓨져플레이트(222)와;

디퓨져열전도판(221)에서 상기 방사상으로 원형 배열된 내부 디퓨져플레이트(222)의 둘레를 따라 방사상으로 원형 배열되어 열원을 보다 세분화하여 균일하게 공급하면서 균일하게 확산중인 가스를 수평방향으로 세분화하여 확산시키는 복수개의 수직형 외부 디퓨져플레이트(223);로 구성된다.

상기 외부 디퓨져플레이트(223)의 개수는 내부 디퓨져플레이트(222)가 방사 배열된 각도보다 적어도 반 정도의 각도로 방사 배열된 각도를 가지는 개수를 가지도록 구성된다. 즉, 내부 디퓨져플레이트(222)의 방사 배열 각도와 동일한 각도를 가지는 외곽 지점에 외부 디퓨져플레이트가 배치되고, 내부 디퓨져플레이트(222)의 방사 배열 각도 간의 사이 각도에도 외부 디퓨져플레이트가 배치되어 내부에서 일정각도로 확산된 열원이 외곽으로 나가면서 더 세분화된 각도로 수평방향으로 확산된 구조를 가져 미반응 가스를 균일하게 가열하면서 수평방향으로 세분화하여 확산시키게 된다.

상기 내부 디퓨져플레이트(222)와 외부 디퓨져플레이트(223)는 디퓨져열전도판(221)에 형성된 홈에 끼움 결합하도록 하부에 돌출부가 형성될 수 있다. 이외에 용접 등의 방식으로 수직하게 설치할 수도 있다.

상기 히터(2)는 상판(16)에 형성된 가스유입구(15) 하부쪽에 연접되게 볼트 또는 용접 등의 체결방식으로 부착되어 설치된다. 이를 위해 히터본체(21)는 상면 둘레를 따라 다수개의 체결부(21a)가 배열되어 상부에 면접하는 디퓨져열전도판(221) 내부에 형성된 다수개의 체결홀(221a)을 관통하여 상기 상판 저면쪽에서 하부로 돌출된 체결부에 삽입되어 나사 결합되도록 구성됨으로써 히터(2)가 상판 하부에 체결된다.

상기 히터(2)의 열원은 전열배관(또는 전열배선, 21b)으로 연결된 상판(16) 상면에 설치된 히터 전원공급부(23)에 전원이 인가되면 설정된 온도로 발열되게 된다. 히터(2)의 소재는 유입된 가스로 인한 부식을 방기하기 위하여 세라믹 또는 인코넬 등의 소재가 사용된다. 이때 상기 전열배관의 설치를 위해 디퓨져열전도판(221)에는 복수개의 홀이 천공된다.

상기와 같이 구성된 히터(2)는 프로세스 챔버에서 배출된 미반응 가스가 상판(16)에 형성된 가스유입구(15)를 통해 유입될 때 응집되어 막히지 않고 내부포집타워(3)에 도달할 때 최대한의 응집이 일어나도록 함과 동시에 이중 방사형으로 배치된 이중 구조의 내부 디퓨져플레이트(222)와 외부 디퓨져플레이트(223)로 이루어져 히터본체에서 가열된 열원이 전도된 후 하우징 내부에서 히터본체 보다 더 먼 쪽까지 균일하고 세밀하게 확산되어 열전도된 가스가 수평방향으로 세분화하여 확산됨으로써 균일한 온도 영역대가 하우징 내측 상부공간에 둘레쪽에 형성되어 내부포집타워(3)의 상부 공간에 균일한 열원과 가스가 공급되어 균일한 응집이 일어나도록 하는 역할을 한다.

또한 이와 같이 균일한 온도 영역대가 하우징 내측의 상부 둘레쪽에 형성되게 되면 상기 하우징 본체(11)의 내벽 상부쪽에서 미반응 가스 중에 포함된 반응부산물을 포집하게 된다. 그 이유는 후술되는 디스크형포집부의 디스크형포집부에 의해 일 지점에서 하부로 미반응 가스의 흐름이 차단되어 상부쪽에서만 포집되게 된다.

내부포집타워(3)는 복수개의 디스크형포집부가 수직방향으로 다층 배열되어 상부에 위치한 히터(2)의 디퓨져(22)에 의해 공급된 포집이 가능한 온도로 확산된 가스의 유로를 정체 또는 변경시키면서 입자상 반응부산물을 박막 필름 형태로 균일하게 포집하게 된다.

상기 복수개로 구성되는 각 디스크형포집부의 기본 구조는 반응부산물을 포집하기 위한 단위면적 당 높은 표면적과 포집시간 증대를 위한 균일한 와류발생 구조를 가지도록 십자단면 또는 이중 십자단면을 가진 구조형 포집플레이트가 방사형으로 배열되고, 가스의 흐름을 집중시키거나 균일하게 분산시켜 배출하도록 배기홀이 중앙부 또는 방사형으로 배열되어 형성된 포집디스크로 구성된다.

또한 디스크형포집부 중 상부에 위치한 디스크형포집부의 포집디스크 둘레에는 경사형가이드가 하우징 본체(11)의 내경에 근접되게 위치하면서 하부로 갈수록 경사지게 형성되어 최상부 디스크형포집부에서 균일하게 공급된 가스가 하부쪽에 위치한 복수개의 디스크형포집부로 직접 공급되지 않고 경사형가이드 내측으로 집중되어 모이도록 한 후 그 하부에 위치한 디스크형포집부에 공급되도록 구성된다.

상기 구조형 포집플레이트는 포집디스크에 끼움 또는 용접방식으로 고정되도록 구성된다.

상기와 같은 기본 구조를 공유하는 디스크형포집부 각각의 구체적인 구조는 각 층별로 서로 다른 형태를 가지도록 구성된다. 이하 구체적으로 각각의 구조를 살펴본다.

본 발명의 한 실시예에 따른 디스크형포집부는 상부로부터 제 1 디스크형포집부(31), 제 2 디스크형포집부(32), 제 3 디스크형포집부(33), 제 4 디스크형포집부(34), 제 5 디스크형포집부(35)의 순서로 일정 간격 이격된 공간부를 가지면서 설치된다.

상기 복수개의 디스크형포집부 간을 일체로 체결하여 구성할 수도 있지만, 본 발명의 한 실시예에서는 제 1 디스크형포집부(31), 제 2 디스크형포집부(32) 하우징의 상판과 지지대(41)로 체결되어 일정간격 이격된 상태로 매달린 구조로 고정되고, 나머지 제 3 디스크형포집부(33), 제 4 디스크형포집부(34), 제 5 디스크형포집부(35)는 하우징의 하판과 지지대(42, 43)로 체결되어 일정간격 높이로 이격된 상태로 고정된다. 이와 같이 고정하는 구조가 가스의 유입과 배출시 발생하는 유동에 의한 영향을 디스크형포집부가 덜 받으면서 안정적으로 고정될 수 있어서 바람직하다.

제 1 디스크형포집부(31)는 히터(2)의 디퓨져(22)에 의해 하우징 내벽 방향으로 다중 확산 후 하부로 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 구조형 포집플레이트(311)를 통해 중앙부로 가이드하면서 포집디스크(312)에 형성된 중앙 배기홀(312a) 및 방사 배열된 복수개의 정공형태 배기홀(311b)을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 구조형 포집플레이트(311) 및 포집디스크(312)를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된다.

상기 방사형으로 배열된 복수개의 구조형 포집플레이트(311)는 크고 긴 구조형 포집플레이트(311)와 이보다 작고 낮고 짧은 구조형 포집플레이트(311)가 교대로 설치된다.

따라서 제 1 디스크형포집부(31)에 형성된 구조형 포집플레이트(311)의 개수는 그 하부에 위치한 제 2 디스크형포집부(32) 내지 제 5 디스크형포집부(35)에 형성된 구조형 포집플레이트의 개수보다 많아 더욱 세분화되어 균일한 가스를 하부로 분배하게 된다.

이와 같이 구성함으로써 하강된 가스의 와류발생 효율이 증대되고, 가스의 흐름을 정체시켜 포집 효율이 높아지게 된다.

또한 상기 구조형 포집플레이트(311)는 수직플레이트(311a)와 이를 양측으로 분할하는 수평플레이트(311b)에 의해 그 단면이 십자형으로 구성되어 단위면적당 포집면적을 증대시키는 역할을 한다.

이러한 구조를 가진 구조형 포집플레이트(311)는 상부에서 하강하는 가스가 충돌하여 와류를 발생시키면서 유속을 감속시킨 다음 측방향으로 공급함과 동시에 길이방향으로 가스의 흐름을 가이드하면서 포집 작용을 하게 된다.

상기 중앙 배기홀(312a)은 구조형 포집플레이트(311)가 연장되지 않아 간섭을 받지 않는 포집디스크(312)의 중앙부에 형성되어 가스의 주 배출 작용을 제공하게 형성 된다.

또한 상기 방사 배열된 복수개의 정공형태 배기홀(311b)은 구조형 포집플레이트(311)가 설치된 지점별로 하부의 포집디스크(312)에 하나 이상 형성되어 가스의 보조 배출 작용을 제공하게 형성 된다.

이때 정공형태 배기홀(311b)은 크고 긴 구조형 포집플레이트(311)일 경우에는 큰 것이 형성되고, 작고 짧은 구조형 포집플레이트(311)에는 작은 것이 형성된다.

한편, 제 1 디스크형포집부(31)의 포집디스크(312)에는 복수개의 홀(312c)이 천공되어 상판에서 설치되는 지지대(41)가 설치된다. 이 지지대 내부로 상판에 고정된 전산볼트가 삽입된 후 제 2 디스크형포집부(32)에 위치하는 지지대(41)까지 관통하여 체결함으로써 상판에 매달리게 된다.

제 2 디스크형포집부(32)는 제 1 디스크형포집부(31)에서 하부방향으로 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 구조형 포집플레이트(321)를 통해 바깥 방향으로 가이드하고, 포집디스크(322)의 둘레를 따라 형성된 경사형가이드(323)에 의해 상부 또는 측방향에서 공급되는 가스 흐름을 막아 다시 내측으로 모아 정체시키면서 방사 배열된 구조형 포집플레이트(321)를 따라 하부 포집디스크(322)에 방사상으로 배열된 장공형태 배기홀(322a)을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 구조형 포집플레이트(321) 및 포집디스크(322)를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된다. 이때 장공형태 배기홀(322a)의 길이는 구조형 포집플레이트(321)를 따라 주변부에서 거의 중심부 근처까지 형성되어 하부방향으로 균일하게 공급하게 된다.

상기 포집디스크 둘레에 벽과 같이 형성된 경사형가이드(323)는 하우징 본체(11)의 내경에 근접되게 위치하거나 면접되게 위치하고 하부로 갈수록 경사지게 형성되어 최상부 제 1 디스크형포집부(31)에서 균일하게 공급된 가스가 하부쪽에 위치한 복수개의 디스크형포집부로 직접 공급되지 않고 경사형가이드 내측으로 집중되어 모이도록 한 후 그 하부에 위치한 디스크형포집부에 공급되도록 구성된다. 이와 같은 구성을 가짐으로써 상부쪽에서 전체 가스의 유속을 전체적으로 감소시키면서 모은다음 안정적으로 하부로 공급하여 포집효율을 증대시키게 된다.

제 2 디스크형포집부(32)에 형성된 구조형 포집플레이트(321)의 개수는 제 1 디스크형포집부(31)에 형성된 구조형 포집플레이트의 개수보다 적게 형성됨으로써 사이 공간부 면적이 넓게 형성되어 하강된 가스가 서로 잘 혼합되어 온도가 균일하게 만드는 역할을 하게 된다. 이로인해 가스의 흐름을 정체시켜 포집 효율이 높아지게 된다.

또한 상기 구조형 포집플레이트(321)는 수직플레이트(321a)와 이를 양측으로 분할하는 수평플레이트(321b)에 의해 그 단면이 십자형으로 구성되어 단위면적당 포집면적을 증대시키는 역할을 한다.

이러한 구조를 가진 구조형 포집플레이트(321)는 상부에서 하강하는 가스가 충돌하여 와류를 발생시키면서 유속을 감속시킨 다음 측방향으로 공급함과 동시에 길이방향으로 가스의 흐름을 가이드하면서 포집 작용을 하게 된다.

상기 포집디스크(322)의 중앙부에는 배기홀이 형성되지 않아 가스의 흐름은 구조형 포집플레이트(321)가 설치된 지점별로 하부 포집디스크(312)에 구조형 포집플레이트(321)와 같이 방사 배열된 장공형태 배기홀(322a)을 통해서만 배출 작용을 제공하게 형성 된다.

한편, 제 2 디스크형포집부(32)의 포집디스크(322)에는 복수개의 홀(322b)이 천공되어 상판에서 설치되는 지지대(41)가 설치된다. 이 지지대 내부로 상판에 고정된 전산볼트가 삽입된 후 상부 제 1 디스크형포집부(31)에 위치하는 지지대(41)를 관통하여 체결함으로써 상판에 매달리게 된다.

제 3 디스크형포집부(33)는 제 2 디스크형포집부(32)에서 하부방향으로 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 이중 구조형 포집플레이트(331)를 통해 포집디스크(332)의 바깥 방향을 통해 하부로 배출함과 동시에 하부 포집디스크(332)의 중앙부에 형성된 복수개의 배기홀(332a) 및 방사상으로 배열된 장공형태 배기홀(332b)을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 이중 구조형 포집플레이트(331) 및 포집디스크(332)를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된다.

이때 장공형태 배기홀(332b)은 길이가 긴 이중 구조형 포집플레이트(331)를 따라 중심부 근처까지 큰 영역으로 형성되어 하부방향으로 균일하게 공급하게 된다.

또한 장공형태 배기홀(332b)은 이중 구조형 포집플레이트(331) 하나 당 2개씩 형성되어 배기효율이 증대되게 구성된다.

또한 제 3 디스크형포집부(33)에 형성된 이중 구조형 포집플레이트(331)는 제 2 디스크형포집부(32)에 형성된 구조형 포집플레이트와 동일한 개수로 그 하부에 동일한 각도로 방사 배열되어 하강된 가스가 부딪히면서 와류 영역을 형성하게 된다. 이로인해 가스의 정체되는 시간이 늘어나면서 재차 혼합이 증대되어 온도를 균일하게 만들어 포집 효율이 높아지게 된다.

또한 상기 이중 구조형 포집플레이트(331)는 수직플레이트(331a)와 이를 양측으로 분할하는 제 1 수평플레이트(331b) 및 제 2 수평플레이트(331c)에 의해 그 단면이 이중 십자형으로 구성되어 단위면적당 포집면적을 더욱 증대시키는 역할을 한다.

다만 하부에 위치한 제 2 수평플레이트(331c)는 상부에 위치한 제 1 수평플레이트(331b)에 의해 가스의 접근이 저하되기 때문에 상기 제 1 수평플레이트(331b)에는 길이 방향으로 따라 배기홀(331d)이 형성되어 하부 제 2 수평플레이트(331c)로 원활한 가스 공급이 이루어지도록 구성한다.

또한 하부에 위치한 제 2 수평플레이트(331c)는 상부에 위치한 제 1 수평플레이트(331b) 보다 크기가 더 큰 단면적을 가지게 형성되어 포집면적을 크고 형성하고, 포집디스크(332)의 중심부쪽 보다 바깥쪽으로 갈수록 폭이 더 큰 형상의 마름모꼴로 형성하여 포집면적을 증대시킨 구조를 가지게 구성한다.

이러한 구조를 가진 이중 구조형 포집플레이트(331)는 상부에서 하강하는 미반응 가스가 충돌하여 와류를 발생시키면서 유속을 감속시킨 다음 측방향으로 공급함과 동시에 길이방향으로 미반응 가스의 흐름을 가이드하면서 포집 작용을 하게 된다.

포집작용을 거친 미반응 가스의 흐름은 포집디스크(332)의 중앙부에 형성된 중앙 배기홀(332a)과 이중 구조형 포집플레이트(331)가 설치된 지점별로 하부 포집디스크(332)에 이중 구조형 포집플레이트(331)와 같이 방사 배열된 장공형태 배기홀(332b)을 통해서 배출 작용을 제공하게 된다.

한편, 제 3 디스크형포집부(33)의 포집디스크(332)에는 둘레에는 복수개의 체결부(333)가 수평방향으로 돌출 형성되어 제 4 디스크형포집부(34)에 형성된 체결부 간을 연결하는 지지대(42)가 설치된다. 이 지지대(42)는 제 5 디스크형포집부(35)를 관통하고 하판에 고정 설치된 주 지지대(43)와 내부 간을 전산볼트로 체결하여 고정시킨다.

제 4 디스크형포집부(34)는 제 3 디스크형포집부(33)에서 하부방향으로 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 이중 구조형 포집플레이트(341)를 통해 포집디스크(342)의 바깥 방향을 통해 하부로 배출함과 동시에 하부 포집디스크(342)에 방사상으로 배열된 장공형태 배기홀(342a)을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 이중 구조형 포집플레이트(341) 및 포집디스크(342)를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된다.

이때 포집디스크(342)의 중앙부에는 배기원판(353)이 상부로 일정거리 이격되게 형성되어 하강한 가스가 부딪치면서 이중 구조형 포집플레이트(341)를 통한 측면 배기효율을 증대시키도록 구성된다.

상기 장공형태 배기홀(342a)은 길이가 긴 이중 구조형 포집플레이트(341)를 따라 중심부 근처까지 큰 영역으로 형성되어 포집과정을 거친 후 하부방향으로 균일하게 배출되게 된다.

상기 이중 구조형 포집플레이트(341)는 수직플레이트(341a)와 이를 양측으로 분할하는 제 1 수평플레이트(341b) 및 제 2 수평플레이트(341c)에 의해 그 단면이 이중 십자형으로 구성되어 단위면적당 포집면적을 더욱 증대시키는 역할을 한다.

다만 하부에 위치한 제 2 수평플레이트(341c)는 상부에 위치한 제 1 수평플레이트(341b)에 의해 가스의 접근이 저하되기 때문에 상기 제 1 수평플레이트(341b)에는 길이 방향으로 따라 배기홀(341d)이 형성되어 하부 제 2 수평플레이트(341c)로 원활한 가스 공급이 이루어지도록 구성한다.

또한 하부에 위치한 제 2 수평플레이트(341c)는 상부에 위치한 제 1 수평플레이트(341b) 보다 크기가 더 큰 단면적을 가지게 형성되어 포집면적을 크고 형성하고, 포집디스크(342)의 중심부쪽 보다 바깥쪽으로 갈수록 폭이 더 큰 형상의 마름모꼴로 형성하여 포집면적을 증대시킨 구조를 가지게 구성한다.

이러한 구조를 가진 이중 구조형 포집플레이트(341)는 상부에서 하강하는 가스가 충돌하여 와류를 발생시키면서 유속을 감속시킨 다음 측방향으로 공급함과 동시에 길이방향으로 가스의 흐름을 가이드하면서 포집 작용을 하게 된다.

상기 포집디스크(342)의 중앙부는 배기원판(343)이 형성됨으로써 주된 배기흐름은 이중 구조형 포집플레이트(341)가 설치된 지점별로 하부 포집디스크(342)에 이중 구조형 포집플레이트(341)와 같이 방사 배열된 장공형태 배기홀(342a)을 통해서 배출 작용을 제공한다.

한편, 제 4 디스크형포집부(34)의 포집디스크(342)에는 둘레에 복수개의 체결부(344)가 형성되어 지지대(42)가 위치하면 하판에 고정 설치된 주 지지대(43) 간을 제 3 디스크형포집부(33)에 형성된 체결부와 함께 전산볼트로 체결하여 고정시킨다.

제 5 디스크형포집부(35)는 제 4 디스크형포집부(34)에서 하부방향으로 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 구조형 포집플레이트(351)를 통해 바깥 방향으로 가이드하여 둘레 및 방사 배열된 구조형 포집플레이트(351)를 따라 하부 포집디스크(352)에 방사상으로 배열된 장공형태 배기홀(352a)을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 구조형 포집플레이트(351) 및 포집디스크(352)를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된다.

이때 장공형태 배기홀(352a)은 길이가 짧은 구조형 포집플레이트(351)를 따라 중심보다 먼 주변부에 작은 영역으로 형성되어 하부방향으로 균일하게 공급하게 된다.

제 5 디스크형포집부(35)에 형성된 구조형 포집플레이트(351)의 개수는 제 4 디스크형포집부(34)에 형성된 이중 구조형 포집플레이트의 개수보다 상대적으로 많게 형성됨으로써 하강된 가스가 보다 많은 지점에서 와류 영역을 형성하게 된다. 또한 상기 장공형태 배기홀(352a)의 길이가 짧게 형성됨으로써 배출되는 영역이 상대적으로 적어져 가스의 정체되는 시간이 늘어나면서 최종적으로 재차 혼합이 증대되면서 온도가 균일하게 만드는 역할을 하게 된다. 이로인해 가스의 흐름을 정체되면서 포집 효율이 높아지게 된다.

또한 상기 구조형 포집플레이트(351)는 수직플레이트(351a)와 이를 양측으로 분할하는 수평플레이트(351b에 의해 그 단면이 십자형으로 구성되어 단위면적당 포집면적을 증대시키는 역할을 한다.

이러한 구조를 가진 구조형 포집플레이트(351)는 상부에서 하강하는 가스가 충돌하여 와류를 발생시키면서 유속을 감속시킨 다음 측방향으로 공급함과 동시에 길이방향으로 가스의 흐름을 가이드하면서 포집 작용을 하게 된다.

상기 포집디스크(352)의 중앙부에는 배기홀이 형성되지 않은 면적이 상기 제 4 디스크형포집부(34)의 포집디스크(342)보다 넓고, 가스흐름은 구조형 포집플레이트(351)가 설치된 지점별로 하부 포집디스크(352)에 구조형 포집플레이트(351)와 같이 방사 배열된 장공형태 배기홀(352a)을 통해서만 배출 작용을 제공하게 형성 된다. 반응부산믈 포집과정을 거친 다음 측면 바깥 둘레쪽을 통해 배출된 미반응 가스는 하판의 중앙부에 형성된 가스배출구(17)를 통해 배출된다.

이러한 구성에 의해 제 5 디스크형포집부(35)의 중앙부가 막힌 구조를 가짐으로써 가스배출구(17)와 연통되어 배출되는 가스에 의한 하부 아웃플로우(Outflow) 현상을 방지하게 된다.

한편, 제 5 디스크형포집부(35)의 포집디스크(352)에는 둘레에는 복수개의 체결부(353)가 형성되어 제 4 디스크형포집부(34)에 형성된 체결부 간을 연결하는 지지대(42)가 설치된다. 이 지지대(42)는 제 5 디스크형포집부(35)를 관통하고 하판에 고정 설치된 주 지지대(43)와 내부 간을 전산볼트로 체결하여 고정시킨다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 반응부산물 포집장치는 프로세스 챔버에서 배출된 미반응 가스를 하우징(1)의 상판(16)에 설치된 가스유입구(15)를 통해 하우징 본체(11) 내측으로 공급하면 히터(2)에 의해 가열된 디퓨져(22)의 내부 디퓨져플레이트(222) 및 외부 디퓨져플레이트(223)를 통과하면서 다중 확산되어 하우징 본체의 내벽 방향 쪽으로 흐르면서 균일한 유속을 가지면서 전원이 인가되면 발열되는 히터본체(21) 하부의 데드존(Dead Zone) 부위 고온 보다 상대적으로 온도가 저감되어 공급되게 된다. 이때 상판에 형성된 냉각수유로(12)에 의해 하우징 본체의 내벽 방향쪽으로 흘러간 미반응 가스의 온도는 반응부산물 포집 가능 온도에 도달하게 된다. 이 때문에 상판의 저면 및 하우징 본체(11)의 내벽 상부 영역에서도 반응부산물이 포집되게 된다.

이후 균일한 유속을 가지게 확산되면서 온도가 저감된 미반응 가스는 하우징 본체(11)의 둘레 방향에서 하부 방향으로 하강하면서 내부포집타워(3)의 상부 둘레쪽을 통해 유입되게 된다. 이후 높은 표면적으로 가지는 구조형 포집플레이트를 각각 구비하고 있는 상기 제 1 디스크형포집부 내지 제 5 디스크형포집부를 수직방향을 따라 순차적으로 거치면서 가스의 유로를 경사형가이드를 이용해 정체시키면서 중앙부위로 집중시키거나 와류를 발생시키는 구조형 포집플레이트 및 배기홀을 이용해 바깥 방향 또는 내측방향으로 확산시키면서 하부로 배출시켜 가스의 유속을 감소시키고 체류시간을 증가시키면서 포집 가능 온도 영역이 형성된 조건에서 반도체 제조 공정 중 프로세스 챔버에서 유기막 증착(Organic Film Deposition) 공정을 수행 후 배출되는 미반응 가스 중에 포함된 미세한 입자상 반응부산물을 박막 형태로 균일하게 포집하게 된다.

도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치 내부에서의 가스 흐름을 보인 예시도이고, 도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치 내부에서의 유속패턴도이고, 도 14는 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치 내부에서의 유속백터도이다.

도시된 바와 같이 이중 구조로 방사 배열된 디퓨져(22)에 의해 히터본체(21)의 열원이 균일하게 전도되면서 유입된 미 반응 가스를 확산시키는 구조를 가진 히터(2)와 가스의 유로를 정체 및 전환시키면서 입자상 반응부산물을 박막 형태로 균일하게 포집하도록 다층으로 수직 배열된 복수개의 디스크형포집부로 이루어진 내부포집타워(3)가 구비됨으로써 온도별로 구분된 도면에서 보이는 바와 같이 대칭 분포의 가스 흐름(Gas Flow)이 나타나고 와류 형성에 의한 전반적인 유속 감소 효과가 나타나 반응부산물 반응 시간을 확보함을 알 수 있다.

도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치 내부에서의 온도패턴도이고, 도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치 내부에서의 포집경향을 보인 예시도이다.

도시된 바와 같이 온도별로 구분된 온도 패턴 시뮬레이션(Simulation) 결과 히터(Heater)의 영향으로 하우징 내부의 히터 본체 쪽 부근에는 반응부산물의 포집이 불가능한 데드존(Dead Zone) 발생하지만 그 외의 전체적인 영역에서는 온도 분포 경향이 균일하게 유지됨을 알 수 있다. 즉 대부분의 하우징 내부 공간 영역대가 반응부산물의 포집 가능 온도 영역을 확보하고 있음을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(1) : 하우징 (2) : 히터
(3) : 내부포집타워 (11) : 하우징 본체
(12) : 냉각수유로 (12a) : 유로덮개
(13) : 냉각수 유입구 (14) : 냉각수 배출구
(15) : 가스유입구 (16) : 상판
(17) : 가스배출구 (18) : 하판
(19) : 온도센서 (21) : 히터본체
(21a) : 체결부 (21b) : 전열배관
(22) : 디퓨져 (23) : 히터 전원공급부
(31) : 제 1 디스크형포집부 (32) : 제 2 디스크형포집부
(33) : 제 3 디스크형포집부 (34) : 제 4 디스크형포집부
(35) : 제 5 디스크형포집부 (41, 42, 43) : 지지대
(221) : 디퓨져열전도판 (221a) : 체결홀
(222) : 내부 디퓨져플레이트 (223) : 외부 디퓨져플레이트
(311, 321, 351) : 구조형 포집플레이트
(311a, 321a, 331a, 341a, 351a) : 수직플레이트
(311b, 321b, 351b) : 수평플레이트
(312, 322, 332, 342, 352) : 포집디스크
(312a, 332a) : 중앙 배기홀 (312b) : 정공 형태 배기홀
(312c, 322b) : 홀
(322a, 332b, 342a, 352a) : 장공 형태 배기홀
(323) : 경사형가이드 (331, 341) : 이중 구조형 포집플레이트
(331b, 341b) : 제 1 수평플레이트 (331c, 341c) : 제 2 수평플레이트
(331d), 341d) : 배기홀 (333, 344, 353) : 체결부
(343) : 배기원판

Claims (13)

1. 반도체 제조공정 중 유기막 증착 공정을 진행하는 프로세스 챔버에서 반응 후 배출되는 미 반응 가스를 공급받아 히터로 가열 후 포집 가용 공간에서 온도가 저하된 입자상태 반응부산물을 포집 후 나머지 가스를 배출하는 포집장치에 있어서,
   유입된 미반응 가스를 유입하여 수용하고 배출하는 하우징(1)과; 하우징의 내측에 위치하여, 이중 구조로 방사 배열된 디퓨져에 의해 유입된가스를 확산시키면서 가스를 균일하게 가열하는 히터(2)와; 방사형으로 배열되고 단위면적 당 높은 표면적을 가지는 구조형 포집플레이트와, 가스의 흐름을 집중시키거나 균일하게 분산시켜 배출하도록 배기홀이 중앙부 또는 방사형으로 배열되어 형성된 포집디스크를 구비하는 제 1 디스크형포집부(31), 제 2 디스크형포집부(32), 제 3 디스크형포집부(33), 제 4 디스크형포집부(34) 및 제 5 디스크형포집부(35)가 수직 배열된 내부포집타워(3);를 포함하되,
   상기 제 2 디스크형포집부(32)는 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 구조형 포집플레이트(321)를 통해 바깥 방향으로 가이드하고, 포집디스크(322)의 둘레를 따라 형성된 경사형가이드(323)에 의해 상부 또는 측방향에서 공급되는 가스 흐름을 막아 다시 내측으로 모아 정체시키면서 방사 배열된 구조형 포집플레이트(321)를 따라 방사상으로 배열된 장공형태 배기홀(322a)을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 구조형 포집플레이트(321) 및 포집디스크(322)를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성되고,
   상기 경사형가이드(323)는 하우징 본체(11)의 내경에 근접되게 위치하거나 면접되게 위치하여 최상부 제 1 디스크형포집부(31)에서 균일하게 공급된 가스가 제 2 디스크형 포집부 하단에 존재하는 복수개의 디스크형포집부로 직접 공급되지 않도록 구성한 것을 특징으로 하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 디스크형포집부(31)는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 구조형 포집플레이트(311)를 통해 중앙부로 가이드하면서 포집디스크(312)에 형성된 중앙 배기홀(312a) 및 방사 배열된 복수개의 정공형태 배기홀(311b)을 통해 하부로 배출시키면서 구조형 포집플레이트(311) 및 포집디스크(312)를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된 것을 특징으로 하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 방사형으로 배열된 복수개의 구조형 포집플레이트(311)는 크고 긴 구조형 포집플레이트(311)와 이보다 작고 낮고 짧은 구조형 포집플레이트(311)가 교대로 설치된 것을 특징으로 하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 3 디스크형포집부(33)는 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 이중 구조형 포집플레이트(331)를 통해 포집디스크(332)의 바깥 방향을 통해 하부로 배출함과 동시에 하부 포집디스크(332)의 중앙부에 형성된 복수개의 배기홀(332a) 및 방사상으로 배열된 장공형태 배기홀(332b)을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 이중 구조형 포집플레이트(331) 및 포집디스크(332)를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된 것을 특징으로 하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 4 디스크형포집부(34)는 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 이중 구조형 포집플레이트(341)를 통해 포집디스크(342)의 바깥 방향을 통해 하부로 배출함과 동시에 하부 포집디스크(342)에 방사상으로 배열된 장공형태 배기홀(342a)을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 이중 구조형 포집플레이트(341) 및 포집디스크(342)를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된 것을 특징으로 하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 포집디스크(342)의 중앙부에는 배기원판(343)이 상부로 일정 간격 이격되게 형성되어 하강한 가스가 부딪치면서 이중 구조형 포집플레이트(341)를 통한 측면 배기효율을 증대시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치.
   
9. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
   상기 이중 구조형 포집플레이트는 수직플레이트와 이를 양측으로 분할하는 제 1 수평플레이트 및 제 2 수평플레이트에 의해 그 단면이 이중 십자형으로 구성되고, 상기 제 1 수평플레이트에는 길이 방향으로 따라 배기홀이 형성된 것을 특징으로 하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 2 수평플레이트는 상부에 위치한 제 1 수평플레이트 보다 크기가 더 큰 단면적을 가지게 형성되되, 포집디스크의 중심부쪽보다 바깥쪽으로 갈수록 폭이 더 큰 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 5 디스크형포집부(35)는 공급되는 가스의 흐름을 방사형으로 배열된 복수개의 구조형 포집플레이트(351)를 통해 바깥 방향으로 가이드하여, 제 4 디스크형포집부(34)의 포집디스크(342) 보다 작은 직경을 가지는 포집디스크(352)의 둘레 및 방사 배열된 상대적으로 많은 구조형 포집플레이트(351)를 따라 하부 포집디스크(352)에 방사상으로 배열된 장공형태 배기홀(352a)을 통해 하부로 균일하게 배출시키면서 구조형 포집플레이트(351) 및 포집디스크(352)를 통해 반응부산물을 균일하게 박막 형태로 포집하게 구성된 것을 특징으로 하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치.
    
12. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조형 포집플레이트는 수직플레이트와 이를 양측으로 분할하는 수평플레이트에 의해 그 단면이 십자형으로 구성된 것을 특징으로 하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치.
    
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터(2)는 히터본체(21)와; 히터본체 상면과 체결되어 전도된 열원을 유입된 미반응 가스에 공급하여 확산시키는 이중 구조로 다중 배열된 디퓨져(22)로 구성되되,
    상기 디퓨져(22)는 히터 본체보다 넓은 영역으로 열원을 전달하는 디퓨져열전도판(221)과; 디퓨져열전도판(221)의 중앙부에 방사상으로 원형 배열되어 열원을 균일하게 공급하면서 유입된 미반응 가스를 확산시키는 복수개의 수직형 내부 디퓨져플레이트(222)와; 디퓨져열전도판(221)에서 상기 내부 디퓨져플레이트(222)의 둘레를 따라 방사상으로 원형 배열되어 열원을 보다 세분화하면서 유입된 미반응 가스를 세분화하여 확산시키는 복수개의 수직형 외부 디퓨져플레이트(223);로 구성된 것을 특징으로 하는 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치.

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