KR102439402B1 - 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치에 관한 것으로, 그 구성은 반도체 제조공정 중 증착공정 후 배출되는 가스를 하우징(1) 내부로 수용하여 히터(2)로 가열하면서 내부포집타워(3)를 이용해 가스 중에 포함된 반응부산물을 포집하여 가스만 배출하도록 구성된 반응부산물 포집장치에 있어서, 상기 내부포집타워(3)는 가스의 주 흐름을 중앙부로 유도하여 하강시키면서 포집반응하는 상단포집부(31), 유입된 가스를 수용하여 반응부산물을 포집하도록 내측영역이 역사다리꼴 공간부로 형성된 중단포집부(32), 측면을 통해 유입되는 가스 중에서 반응부산물을 다단 포집하면서 기 포집된 반응부산물이 하우징의 가스배출구(13a)로 유출되는 것을 방지하는 하단포집부(33) 및 상기 중단포집부의 내측 및 외측 영역에서 포집된 다공성 분말 형태 반응부산물을 가두어 외부 유출을 방지하는 포집커버(34)로 분리 구성하여 반응부산물을 높이에 따라 다단 포집하도록 구성하여 사용주기 전반과 후반에 가스의 흐름을 내측영역과 외측영역으로 유도하여 고효율의 포집반응이 일어나도록 한 포집장치를 발명의 특징으로 한다.

Description

포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치{Apparatus for trapping of reaction by-product with extended available collection area}

본 발명은 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치에 관한 것으로, 자세하게는 반도체 제조 공정 중 프로세스 챔버에서 배출된 가스 중에 포함된 반응부산물을 내부포집장치의 내외부에서 고효율로 포집할 수 있는 구조와 포집된 다공성 분말(Porous Powder)형태 반응부산물의 외부 유출을 방지할 수 있는 구조를 구비한 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 박막 증착을 위한 전구체 가스와 같은 필요로 하는 공정 가스와 식각을 위한 가스를 주입하여 고온에서 수행된다. 이때 프로세스 챔버 내부에는 증착에 사용되지 못한 각종 반응부산물, 미반응 발화성 가스와 부식성 이물질 및 유독 성분을 함유한 유해가스 등이 다량 발생하여 배기 가스로 배출하게 된다.

이 때문에 반도체 제조장비에는 프로세스 챔버에서 배출된 배기 가스 중에 포함된 입자상 반응부산물을 반응부산물 포집장치로 포집하고, 상기 프로세스 챔버를 진공상태로 만들어 주는 진공펌프의 후단 배기라인에 위치한 스크러버(Scrubber)에서 재차 미반응 가스를 최종 정화시킨 후 대기로 방출하게 된다.

한편, 상기 반응부산물 포집장치는 사용주기 동안 내부포집타워에서 반응부산물을 포집하게 되면 주로 하우징과 내부포집타워의 포집플레이트 외측 사이에 반응부산물이 부착되거나 쌓여 포집효율이 급격히 떨어지는 현상이 발생하게 된다.

이와 같이 포집장치의 반응부산물 포집효율이 저하되면 원활한 반도체 제조공정을 수행하기 위해 반응부산물 포집장치를 새것으로 교체하거나, 반응부산물 포집장치의 내부포집타워와 하우징 내부를 세척하여 재생된 포집장치로 교체하게 된다.

하지만 상기와 같이 포집장치의 포집효율이 떨어지는 경우라도 내부포집타워의 내측에는 추가적인 포집이 가능한 영역이 존재하는데 이러한 포집 가능영역이 충분히 활용되지 못하고 포집장치가 교체됨으로써 사용주기가 짧아지고, 반도체 제조단가가 높아질 수 있다는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결한 종래 기술로 본 출원인의 선등록 특허인 한국 특허등록 제 10-2036273호(반도체 공정 부산물 포집장치)가 개시되어 있다.

상기 기술은 등변 사다리꼴 형상을 갖고, 상호 결합시 외부로 노출된 부위에만 복수의 수직방향 가스 통과공이 천공된 복수의 가로 및 세로방향 수직판을 격자 형태로 조립하여 사면이 경사진 피라미드 형태를 갖되, 상호 결합 위한 저부 일부에만 남겨놓은 연결편에 의해 상호 90도 방향으로 교차되는 격자형태를 유지하며, 중앙 상부에는 관통된 형태의 배기가스 통과 공간부가 형성된 구성을 갖고, 상기 제 2 상부 수평 브라켓과 하부 수평 브라켓 사이에 설치된 상태에서 상기 제 2 상부 수평 브라켓을 통과하여 유입되는 배기가스는 배기가스 통과 공간부를 통해 통과시켜 주고 나머지 배기가스는 등변 사다리꼴 형태를 갖는 복수의 가로 및 세로방향 수직판을 따라 흘러내리며 일부 부산물을 파우더 형태로 포집하는 부산물 포집 타워를 구비하고 있다. 이와 같은 구성을 구비함으로써 포집타워의 외측영역 뿐만 아니라 내측영역을 통해서도 반응부산물을 포집할 수 있다는 목적을 달성할 수 있었다.

하지만 상기한 본 출원인의 종래 기술은 포집타워의 내측 영역 공간이 상부와 하부의 폭이 동일한 구조를 가지고 있어서 반응부산물의 포집이 진행되면서 상부가 먼저 막히는 경향이 있어서 내측영역의 하부를 충분히 활용하지 못할 수 있다는 단점이 있다. 즉, 가로 및 세로방향 수직판의 내측 절개부 형상이 수직한 형상을 가지고 있어서 상부 공간부 폭과 하부 공간부 폭이 동일한 형상을 가지고 있어서 전체적으로 내측영역이 사각통체와 같은 공간 구조를 가지고 있는데, 이와 같은 구성일 경우 상부에서 유입되는 가스가 상부에서 먼저 포집반응이 일어나면서 점차 좁아져 하부로 이동되는 가스의 양이 적어질 수 있다는 구조적 단점을 가진다.

또한 등변 사다리꼴 형상을 가지게 가로 및 세로방향 수직판이 격자결합되어 형성된 표면에 형성된 복수의 수직방향 가스 통과공에 의한 포집타워 외측과 하우징 사이 공간에서의 와류발생 효과가 적어 포집효율이 크지 않고, 도리어 복수의 수직방향 가스 통과공 때문에 포집장치 내측 공간으로 하강하는 가스의 흐름이 지체되어 상기에서 말한 하부공간으로 유입되기 전에 상부에서 반응부산물이 먼저 포집되어 하부 공간에서의 포집효율이 더 저하될 수 있다는 구조적 단점을 가진다.

또한 상기와 같은 본 출원인의 반응부산물 포집장치는 복수의 수직방향 가스 통과공 때문에 가로 및 세로방향 수직판 표면에서의 반응부산물 포집 영역이 줄어들어 전체적으로 포집장치 외측영역에서의 반응부산물 포집량이 적어질 수 있다는 구조적 단점을 가지고 있다.

또한, 상기와 같은 본 출원인의 반응부산물 포집장치는 포집타워에 의해 사용주기 동안에 포집된 반응부산물을 저장할 적절한 저장 구조가 없어서 증착 공정 발전으로 급격히 증가하는 가스량으로 빨라지는 가스의 흐름에 따라 다공성 분말(Porous Powder) 형성이 증가하고 분말(Powder가)이 날리면서 하우징의 가스배출구를 통해 반응부산물이 유출될 수 있다는 구조적 문제점이 있다. 즉, 포집된 분말상태의 입자상 반응부산물이 배기라인을 통해 외부로 유출되는 현상이 발생하게 되면 스크러버의 고장을 유발할 수 있다는 문제점이 있다.

또한 상기와 같은 본 출원인의 반응부산물 포집장치는 부산물 포집 타워 및 하부 수평 브라켓을 통과하거나 하우징의 내부 공간을 통해 측면 방향에서 유입되며 파우더 형태로 변화된 부산물이 가스 포집 배출구 측으로 직접 유입되는 것은 차단하고 배기가스만 가스 포집 배출구 측으로 유도해 주는 윈도우 구조가 개시되어 있지만, 이와 같은 단일 구조로 이루어진 위도우 구조만으로는 가스 중에 포함된 입자상 분말 상태의 반응부산물이 하우징의 가스배출구를 통해 외부 배기라인으로 유출되는 것을 차단하는 효과가 충분하지 않을 수 있다는 구조적 문제가 있다.

따라서 포집장치의 사용가능한 포집영역을 충분히 활용할 수 있는 기술을 통해 포집장치의 사용주기를 연장할 수 있는 기술이 필요한 실정이나 아직까지 이와 같은 기술이 제공되지 못하고 있는 실정이다.

한국 등록특허공보 등록번호 10-2036273(2019.10.18.등록) 한국 등록특허공보 등록번호 10-0862684(2008.10.02.등록) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1447629(2014.09.29.등록) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1806480(2017.12.01.등록)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 반도체 제조 공정 중 프로세스 챔버에서 배출된 가스 중에 포함된 반응부산물을 포집하는 내부포집장치를 면상의 수직플레이트 복수개가 둘레방향을 따라 일정간격 이격되게 배열하여 사용주기 전후반에 포집량에 따라 가스 흐름이 변경되어 유도되면서 내측영역과 외측영역에서 골고루 포집하도록 포집가용 영역을 확장하되, 내측영역 구조가 하부는 좁고 상부는 넓게 역사다리꼴로 포집공간 구조를 형성하여 반응부산물 포집시 상부 막힘 현상을 방지하여 포집 가용 공간을 증대시키고, 다단으로 구성된 내부포집장치 중 중단포집부의 내측 및 외측 영역에서 포집된 분말 형태 반응부산물을 가두는 포집커버를 형성하여 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있도록 한 포집장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유입되는 가스의 흐름이 면상의 십자형 수직플레이트 면상을 따라 유도되면서 부하없이 빠르게 하부방향으로 흐르게 하여, 사용주기 초반에는 면상의 십자형 수직플레이트 내측면에서 포집반응이 일어난 후 내측영역 공간에 쌓이게 하고, 사용주기 후반에는 가스 흐름이 면상의 십자형 수직플레이트의 내측영역 상부에서 외측영역으로 흐른 후 외측면을 따라 하강하면서 추가 포집반응이 일어나도록 함으로써 가용 포집영역을 확대하여 포집반응이 일어나도록 한 포집장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다단으로 구성된 내부포집타워의 중단포집부의 외측 하부 둘레를 따라 설치된 와류 플레이트를 구비하여 사용주기 동안에 하강하는 가스의 유속을 감소시키면서 와류를 발생시켜 포집반응 시간을 증가시키면서 덩어리 형태 반응부산물 형성을 유도하고, 이때 생성된 반응부산물을 쌓이게 하거나 그 하부에 설치된 포집커버에 낙하되어 쌓이도록 함으로써 외부 유출을 방지한 포집장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 반도체 제조공정 중 증착공정 후 배출되는 가스를 하우징 내부로 수용하여 히터로 가열하면서 내부포집타워를 이용해 가스 중에 포함된 반응부산물을 포집하여 가스만 배출하도록 구성된 반응부산물 포집장치에 있어서,

상기 내부포집타워는 가스의 주 흐름을 중앙부로 유도하여 하강시키면서 포집반응하는 상단포집부, 유입된 가스를 수용하여 반응부산물을 포집하도록 내측영역이 역사다리꼴 공간부로 형성된 중단포집부, 측면을 통해 유입되는 가스 중에서 반응부산물을 다단 포집하면서 기 포집된 반응부산물이 하우징의 가스배출구로 유출되는 것을 방지하는 하단포집부 및 상기 중단포집부의 내측 및 외측 영역에서 포집된 다공성 분말 형태 반응부산물을 가두어 외부 유출을 방지하는 포집커버(34)로 분리 구성하여 반응부산물을 높이에 따라 다단 포집하도록 구성하되,

상기 중단포집부는 사용주기 경과에 따른 포집량 변화에 따라 가스의 주 흐름이 사용주기 초반에는 둘레를 이루는 면상의 십자형 수직플레이트의 내측영역으로 하강하여 외측영역으로 흐르도록 유도되고, 포집된 반응부산물이 내측영역에 쌓인 사용주기 후반에는 면상의 십자형 수직플레이트의 내측영역 상부에서 외측영역으로 흐른 후 하강하도록 유도되어 추가 포집반응이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치를 제공함으로써 달성된다.

바람직한 실시예로, 상기 상단포집부는 히터에서 하우징의 내부 외곽방향으로 분배되어 하강하는 가스를 중심부의 주가스홀과 그 주변에 원형 배열된 상대적으로 작은 보조가스홀들을 통해 하부에 일정 간격 이격된 중단포집부로 유도하면서, 이중십자형 플레이트가 설치된 상부면과 사각플레이트가 설치된 하부면에서 가스 중의 반응부산물을 포집하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 중단포집부는 상단포집부와 일정간격 이격된 하부에 결합되는 면상의 십자형 수직플레이트 복수개가 일정간격으로 사이 틈새를 가지게 배열되어 둘레를 이루게 구성하고,

상기 면상의 십자형 수직플레이트를 구성하는 개별 수직플레이트는 내측방향을 향하는 수직플레이트가 상부쪽에서 하부쪽으로 갈수로 면적이 넓어지는 사다리꼴로 형성하여 중단포집부의 내측영역 상부 공간이 하부 공간 보다 넓은 포집공간을 제공하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 중단포집부의 둘레를 따라 설치되고, 외측으로는 길이방향으로 형성된 가스슬릿이 하나 이상 형성되고, 내측으로는 가스개구가 형성된 와류 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 와류 플레이트는 중단포집부의 둘레에서 외측방향으로 상향 경사지게 돌출 설치된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 포집커버는 면상에 다수개의 가스홀이 배열된 통체 구조로 구성되어 상기 중단포집부의 하부에서 일정간격 이격되어 둘레를 따라 하단포집부 상부에 수직방향으로 설치된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 포집커버는 경사진 형태를 가지는 와류 플레이트가 상부를 덮도록 설치된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 하단포집부는 중단포집부 하부에 결합되고, 표면에 복수개의 가스홀이 형성된 외곽 포집플레이트부, 내측 포집플레이트부로 다중 구성되어, 중단포집부의 내측영역과 외측영역에서 포집반응을 거친 가스가 직접 하강하여 하우징의 하판에 형성된 가스배출구로 유입되는 것을 차단하고 외곽에서 내측으로 가스를 유도하면서 포집반응이 최종적으로 이루어지도록 한 후, 하우징 하판의 중앙부에서 상부로 돌출된 가스배출구의 상부로 유입되어 하강하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 외곽 포집플레이트부는 하부가 개방된 구조로 구성되고, 상면 포집플레이트와 각 측면 포집플레이트는 다수개의 가스홀이 형성되되, 각 측면 포집플레이트는 상부 일정구역이 가스홀이 형성되지 않은 막힘부로 구성하여 가스의 흐름을 차단함으로써 중단포집부에서 상면 포집플레이트를 통해 낙하한 반응부산물이 측방향으로 유출되는 것을 방지하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로, 상기 내측 포집플레이트부는 하부가 개방된 구조로 구성되되, 상면 포집플레이트는 막힌 구조로 구성되어 상기 외곽 포집플레이트부의 상면 포집플레이트와 이격재에 의해 일정간격 이격되게 설치되고, 각 측면 포집플레이트는 다수개의 가스홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치는 반도체 제조 공정 중 프로세스 챔버에서 배출된 가스 중에 포함된 반응부산물을 포집하는 내부포집장치를 면상의 수직플레이트 복수개가 둘레방향을 따라 일정간격 이격되게 배열하여 사용주기 전후반에 포집량에 따라 가스 흐름이 변경되어 유도되면서 내측영역과 외측영역에서 골고루 포집하도록 포집가용 영역이 확장된다는 효과가 있다.

또한 본 발명은 상단포집부, 중단포집부 및 하단포집부로 다단 구성하여 다단으로 포집반응이 일어나도록 하되, 중단포집부 구조를 면상의 십자형 수직플레이트 복수개가 둘레방향을 따라 일정간격으로 4각 배열되도록 구성하여 유입되는 가스의 흐름이 면상의 십자형 수직플레이트 면상을 따라 부하없이 빠르게 하부방향으로 흘러 포집반응이 상부에서 하부 영역에 걸쳐 고르게 일어나도록 함으로써, 사용주기 초반에는 면상의 십자형 수직플레이트의 내측영역에서 포집반응이 고르게 일어나 내측영역 공간 전체를 활용하여 쌓이게 되고, 사용주기 후반에는 가스가 면상의 십자형 수직플레이트의 외측면을 따라 하강하면서 추가 포집반응이 일어나 가용 포집영역이 확대되는 효과를 가진다.

또한 본 발명은 내부포집장치 내측영역 구조가 하부는 좁고 상부는 넓게 역사다리꼴로 포집공간 구조를 형성하여 반응부산물 포집시 상부 막힘 현상을 방지하여 포집 가용 공간을 증대된다는 효과가 있다.

또한 본 발명은 반응부산물 포집장치의 내부포집타워를 구성하는 중단포집부의 내측영역과 외측영역에서 포집된 반응부산물이 포집커버에 쌓여 저장되고, 나머지 가스가 다단으로 구성된 하단포집부를 통해 재차 포집반응이 일어나면서 통과하여 가스 배출구로 배출되도록 구성됨으로써 다중으로 반응부산물의 유출을 방지하였다는 효과를 가진다.

또한 본 발명은 다단으로 구성된 내부포집타워의 중단포집부의 외측 하부 둘레를 따라 설치된 와류 플레이트를 구비하여 사용주기 동안에 하강하는 가스의 유속을 감소시키면서 와류를 발생시켜 포집반응 시간을 증가시키면서 덩어리 형태 반응부산물 형성을 유도하고, 이때 생성된 반응부산물을 쌓이게 하거나 그 하부에 설치된 포집커버에 낙하되어 쌓이도록 함으로써 외부 유출을 방지한다는 효과를 가진다.

상기와 같이 본 발명은 다양한 효과를 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 반응부산물 포집장치의 내부 구성을 보인 단면도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워의 사시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워의 일부 분해 사시도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워의 조립된 전체 구조를 보인 정면도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워의 평면도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 중단포집부의 사시도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 중단포집부의 저면도이고,
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 하단포집부의 사시도이고,
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 하단포집부의 저면도이고,
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 포집장치 내부에서의 사용주기 초반의 가스흐름을 보인 예시도이고,
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 포집장치 내부에서의 사용주기 초반의 포집경향을 보인 예시도이고,
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 포집장치 내부에서의 사용주기 후반의 가스흐름을 보인 예시도이고,
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 포집장치 내부에서의 사용주기 후반의 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 내부 구성을 보인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워의 일부 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워의 조립된 전체 구조를 보인 정면도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 내부포집타워의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 중단포집부의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 중단포집부의 저면도이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 하단포집부의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 하단포집부의 저면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치는 반도체 제조공정 중 프로세스 챔버(도시 생략)에서 증착공정을 수행 후 배출된 가스 중에 포함된 입자상 반응부산물을 포집하여 제거한 후 나머지 가스만 포집장치의 후단 배기라인으로 배출하는 장치이다.

반응부산물 포집장치의 구성은 반도체 제조공정 중 증착공정 후 배출되는 가스를 수용하여 배출하도록 형성된 하우징(1); 하우징 내부로 수용된 가스를 가열하는 히터(2); 가스의 주 흐름을 중앙부로 유도하여 하강시키면서 포집반응하는 상단포집부(31), 유입된 가스를 수용하여 반응부산물을 포집하도록 내측영역이 역사다리꼴 공간구조로 형성된 중단포집부(32), 측면을 통해 유입되는 가스 중에서 반응부산물을 다단 포집하면서 포집된 반응부산물의 유출을 방지하는 하단포집부(33) 및 상기 중단포집부의 내측 및 외측 영역에서 포집된 다공성 분말(Porous Powder) 형태 반응부산물을 가두어 외부 유출을 방지하는 포집커버(34)로 분리 구성하여 하우징 내부에 유입된 가스로부터 반응부산물을 높이에 따라 다단 포집하고 유출을 방지하는 내부포집타워(3);를 포함하여 구성된다.

상기 증착공정은 한 실시예로 NAND FLASH 제조를 위해 프로세스 챔버 내부로 공정 가스를 투입하는 증착공정 일 수 있다. 하지만 본 발명은 NAND FLASH 제조를 위한 증착공정에만 한정되는 포집장치는 아니고 다양한 반도체 제조공정에서 프로세스 챔버에 공급 후 배출된 다양한 가스 중에 포함된 반응부산물을 포집하는 공정에 응용될 수 있음은 물론이다.

이하 보다 자세히 상기 각 구성을 설명한다.

하우징(1)은 반도체 제조 공정 중 프로세스 챔버에서 배출되는 가스를 상부에서 유입하여 수용하고 하부로 배출하도록 수직형으로 구성되는데, 구체적으로는 유입된 가스를 수용하는 하우징본체(11)와; 상방향으로 돌출된 가스유입구(12a)가 형성된 상판(12)과; 상부와 하부 양방향으로 돌출된 가스배출구(13a)가 형성된 하판(13);을 포함하여 구성된다.

또한 하우징은 필요에 따라 도시된 한 실시예와 같이 하판 하부에 이동을 위해 지지다리와 주행롤러가 더 포함될 수 있다.

상기 하우징본체(11)의 형상은 본 발명의 한 실시예에 따른 형상은 내부포집타워의 형상에 따라 4각통형 형상을 기준으로 설명하지만, 이와 같은 형상만 본 발명을 한정하는 것은 아니고, 원통형, 다각통형과 같이 필요로 하는 형상으로 구성될 수 있음은 물론이다.

하우징본체(11)는 내벽 마다 수평방향으로 설치된 벽면플레이트(10a) 복수개 가 수직방향으로 일정 간격으로 배열된다. 벽면플레이트(10a)는 하우징(1) 내부를 통과하는 가스에 와류를 발생시켜 하우징 내부 공간에 머무는 시간을 증가시키면서 반응부산물을 포집하게 된다.

상기 벽면플레이트(10a)의 단면 형상은 한 실시예에 따라 수평형상을 가지는 평플레이트 형상을 가지게 형성된다. 하지만 이와 같은 형상 외에도 내부쪽으로 향한 끝단이 상부 또는 하부로 절곡되어 경사면을 가지게 형성하거나 라운드지게 형성할 수 있다. 이와 같은 형상을 가지는 벽면플레이트는 하강하는 가스의 흐름에 부하로 작용하게 되는데 이로인하여 부하가 발생하지 않고 이웃하여 흐르는 가스와 상대적인 방향 및 속도 차이가 나면서 와류가 발생되어 하우징 내부 공간에 머무는 시간을 증가시키면서 포집반응 시간을 늘려 반응부산물을 포집하게 된다.

상기 가스배출구(13a)는 하판(13) 상부로 돌출되어 하판에 쌓인 반응부산물이나 하단포집부를 거친 가스가 가스배출구 안쪽으로 직접 유입되지 못하고 상승 후 배출되도록 함으로써 포집된 반응부산물이 가스에 섞여 함께 유출되는 것을 방지하게 된다.

히터(2)는 상기 하우징본체(11)의 상부쪽인 상판(12) 하부면에 설치되어, 가스유입구(12a)를 통해 유입된 가스를 가열시켜 하우징 상단부에 포집이 불가능한 온도대를 일부 형성하여 사용 초기에 하우징 상단부 및 가스유입구(12a)가 부산물이 쌓여 막히는 상황을 방지하고, 하우징본체(11) 내부 공간으로 가열된 가스를 균일하게 배분하여 포집반응이 원활히 일어나도록 하는 수단으로 상측에 디퓨저(2a)가 방사상으로 형성되어 가열된 가스를 균일하게 분배되게 구성될 수 있다.

또한 히터(2)에 전원을 공급하고 하우징 내부 온도에 따라 전공급원을 제어하기 위한 온도를 측정하기 히터 전원공급부(21)가 하우징의 상판(12)에 설치된다.

내부포집타워(3)는 높이에 따라 상단포집부(31), 중단포집부(32), 하단포집부(33) 및 중단포집부의 내측 및 외측 영역에서 포집된 다공성 분말(Porous Powder) 형태 반응부산물을 가두어 외부 유출을 방지하는 포집커버(34)로 포집영역이 분리된 구조로 구성되어 하우징 내부로 유입된 가스를 다단 포집하도록 구성된다.

특히 내부포집타워(3)의 중단포집부(32)는 사용주기 경과에 따른 포집량 변화에 따라 가스의 주 흐름이 사용주기 초반에는 둘레를 이루는 면상의 십자형 수직플레이트(321)의 내측영역인 역사다리꼴 공간부로 하강하면서 반응부산물을 포집하면서 포집 커버(34)의 외측영역으로 흐르도록 유도되고, 사용주기 후반에는 반응부산물이 쌓인 내측영역 상부에서 면상의 십자형 수직플레이트(321)의 외측영역으로 흐른 후 하강하도록 유도되어 추가 포집반응이 이루어지도록 구성됨으로써 포집가용 영역을 확장시켜 전체적인 포집효율이 극대화되게 구성된다.

또한 포집커버(34)가 구비됨으로써 다공성 분말(Porous Powder) 형태 반응부산물이 가스의 흐름에 실려 이동되는 것을 차단하면서도 가스를 통과시키는 일종의 필터 역할을 하게 되어 가스배출구를 통해 배출되는 것을 1차로 차단하게 된다.

2차 차단 역할은 포집커버(34)를 지난 가스를 필터링하면서 최종적으로 반응부산물을 포집하는 하단포집부(33)이 하게 되는데, 상기 포집커버(34)에서 다량의 반응부산물을 가두고 있기 때문에 보다 정밀한 필터링 작용이 가능하게 된다.

이하 내부포집타워(3)의 각 구성을 상세히 설명한다.

상단포집부(31)는 히터에서 하우징의 내부 외곽방향으로 분배되어 하강하는 가스를 중심부의 주가스홀(311)과 그 주변에 원형 배열된 상대적으로 작은 보조가스홀(312)들을 통해 하부에 일정 간격 이격된 중단포집부(32)로 유도하면서, 상부면과 하부면 그리고 상부면과 하부면에 끼움방식 또는 용접등의 체결방법으로 설치된 포집용 플레이트에서 가스 중에 포함된 반응부산물을 포집하게 된다.

구체적으로 상기 상단포집부(31)는 4각 형태의 평판으로 구성되어 하우징 본체의 상단부 내벽 보다 약간 작게 형성함으로써 내부공간을 최대한 막아 상부에 위치한 히터(2)에서 하우징 내부공간의 외곽으로 분배되어 하강되는 가스가 직접 하부로 하강되지 않고 중앙부의 주가스홀(311)로 유도하여 주 흐름을 가지도록 하고, 일부 가스는 주가스홀(311) 주변에 다중으로 원형 배열된 상대적으로 작은 복수개의 보조가스홀(312)로 유도하여 보조 흐름을 가지도록 분배하면서 포집반응이 이루어지도록 구성된다.

상기 상단포집부(31)의 상부면에는 다중 원형 배열된 복수개의 보조가스홀(312)을 가로질러 수직하게 돌출된 이중십자형 플레이트(313)가 방사 배열되어 가스 흐름을 유도하면서 와류를 발생시켜 포집효율을 높이도록 형성되고, 하부면에는 보조가스홀(312)을 가로질러 수직하게 하부로 돌출되어 설치된 사각플레이트(314)가 방사 배열되어 주가스홀(311)과 보조가스홀(312)을 통해 하강한 배기가스의 균일한 하강을 유도하면서 포집작용이 일어나도록 구성된다.

또한 이중십자형 플레이트(313)는 방사상으로 배열된 길이재인 사각형 플레이트와 교차되게 형성된 2개의 작은 사각 플레이트가 일정 간격을 두고 교차되게 형성되어, 외곽에서 주가스홀쪽으로 가스 흐름을 균일하고 안정적으로 유도하는 역할과 와류를 발생시켜 포집반응시간을 늘려주는 역할을 동시에 수행하게 된다.

또한 상단포집부(31)는 하부쪽에 필요로 하는 일정길이로 제작된 이격재(315)와 지지부(316)가 구비되어 상기 중단포집부(32)와 일정 높이로 이격되게 설치된다. 한 실시예로 상기 지지부(316)은 적어도 4개 이상의 이격재가 고정되도록 중단포집부(32) 상단 형상을 따라 일정폭을 가지는 띠 형태 플레이트로 형성되어 다수개의 홀이 형성되어 양측을 나사결합 또는 용접되어 고정되도록 구성될 수 있다.

중단포집부(32)는 상단포집부(31)에서 중앙부로 유입된 가스를 수용하여 외측으로 배출하면서 가스 중에 포함된 입자상 반응부산물을 내측영역과 외측영역에서 골고루 포집하도록 구성하되, 특히 내측영역에서의 상하부간 포집공간 활용도를 높이기 위해 내측영역을 역사다리꼴 공간 구조로 형성하였다.

이를 위해 중단포집부(32)는 상단포집부와 일정간격 이격된 하부에 결합되는 면상의 십자형 수직플레이트(321) 복수개가 일정간격으로 사이 틈새를 가지게 이격 배열되어 4각 둘레를 이루게 구성한다.

면상의 십자형 수직플레이트(321)는 2개의 개별 수직플레이트(321a)를 교차하여 끼우거나 용접하는 방식으로 십자형 평단면을 구성하면 된다.

이때, 상기 면상의 십자형 수직플레이트(321)를 구성하는 개별 수직플레이트(321a)의 형상은 둘레방향을 따라 위치하는 수직플레이트는 평플레이트 형상을 가지게 형성하고, 이와 교차하는 내측방향을 향하게 위치하는 수직플레이트는 상부쪽에서 하부쪽으로 갈수로 면적이 넓어지는 사다리꼴로 형성하여 내측영역의 상부 공간이 하부 공간 보다 넓은 포집공간을 제공하게 구성하였다.

또한 개별 수직플레이트(321a)는 마주보는 건너편 개별 수직플레이트(321a)와 하부면이 하단플레이트(321b)로 이어져 일체로 연결된 구조로 구성할 수도 있다.

상기와 같이 형성된 면상의 십자형 수직플레이트(321)는 상부와 하부의 공간이 동일할 때 보다 상부 내측공간이 넓기 때문에 가스가 유입될 때 상부영역에서 먼저 포집이 일어나 막히지 않고 하부부터 상부 공간까지 전체를 효율적으로 이용하여 사용주기 전반부에 지속적인 포집이 가능하게 된다.

또한 상기 면상의 십자형 수직플레이트(321)는 사다리꼴 형상을 가지는 개별플레이트를 가스가 부하없이 이동될 수 있도록 가스홀 등이 형성되지 않은 면상으만 구성하였다. 이와 같이 면상으로만 구성하면 종래 기술에 개시된 것처럼 다수의 동일 또는 다른 크기를 가지는 가스홀이 형성된 수직 포집플레이트와 달리 유입되는 가스의 흐름이 면상을 따라 부하 없이 빠르게 하부 방향으로 흐르게 되는 장점이 있다. 이와 같은 면상의 사다리꼴 구조를 가지는 수직플레이트는 하부쪽으로 빠르게 유입된 가스로 인해 더 많은 포집이 일어나게 됨으로써 상부가 유입초기에 포집반응이 일어나면서 막히지 않게 되어 상부에서 하부까지 전체 수직플레이트를 통해 지속적인 포집반응이 일어나게 된다.

한편, 상기 중단포집부(32)의 둘레 즉, 면상의 십자형 수직플레이트(321)가 이루는 둘레 하부쪽을 따라 외측방향으로 돌출된 와류 플레이트(322)가 설치된다. 이러한 와류 플레이트(322)는 하강하는 가스의 유속을 감소시켜 와류를 발생시킴으로써 포집반응 시간을 증가시키면서 덩어리 형태의 반응부산물을 유도하기 위해 구성된다.

와류 플레이트(322)는 중단포집부(32)의 둘레를 따라 하나로 구성할 수도 있고, 복수개를 이어서 설치할 수도 있는데 본 발명의 한 실시예에서는 중단포집부(32)의 한 실시예에 따른 형상에 따라 전체적으로 4개의 조각으로 4각 형태를 가지게 형성하였다. 물론 이와 같은 형태가 본 발명의 와류 플레이트 형상을 한정하는 것은 아니고 다양한 형상 그리고 1개 이상으로 구성하면 충분하다.

와류 플레이트(322)는 외측면쪽에는 길이방향으로 형성된 가스슬릿(322a)이 형성되는데, 복수개로 형성하는 것이 바람직하다.

또한 가스슬릿(322a)이 형성된 외측면과 달리 내측면쪽으로는 개구 면적이 큰 가스개구(322b)가 형성되도록 구성한다. 이와 같이 외측방향에는 가스슬릿(322a)을 하나 이상 형성하고, 내측방향으로는 가스개구(322b)를 형성하면 가스의 흐름이 가스개구(322b)쪽으로 많이 흐르고, 가스슬릿(322a) 쪽으로는 덜 흐르게 되면서 가스가 외측으로 흐르지 않고 와류 플레이트(322) 안쪽으로 흐르게하여 와류 플레이트(322)의 활용도를 높이게 된다.

또한 이와 같은 구조로 인해 와류 플레이트(322)의 면상에 생성되어 쌓인 반응부산물이 가스 흐름에 실려 가스개구(322b) 쪽으로 낙하할 가능성이 높게 되어 그 하부에 위치한 포집커버(34) 쪽으로 보다 잘 낙하하는 효과도 있어서 반응부산물이 유출되는 것을 방지할 수 있다.

특히 와류 플레이트(322)는 외측방향으로 상향경사지게 돌출 설치되어 포집장치의 사용주기 후반에 가스의 주흐름이 중단포집부(32)의 외측영역을 통해 하강하면서 와류 플레이트(322)를 만나 와류가 발생되고 가스흐름 방향도 경사각을 따라 내측방향으로 유도되어 흐르면서 가스의 반응 시간이 증가하여 덩어리 형태로 반응부산물을 포집을 유도하게 된다.

또한 경사진 구조를 가지는 와류 플레이트(322)는 포집된 반응부산물이 자연스럽게 내측쪽에 누적되어 쌓이게 되어 가스에 실려 외부로 유출되는 것도 방지할 수 있다.

또한 경사진 구조를 가지는 와류 플레이트(322)는 포집된 반응부산물이 그 하부에 위치하는 포집커버(34) 쪽으로 보다 잘 낙하되도록 유도함으로써 반응부산물의 유출을 방지하게 된다.

상기 와류 플레이트(322)는 십자형 수직플레이트(321)의 면에 홈을 형성하여 끼우거나 용접하여 설치할 수 있다.

포집커버(34)는 면상에 다수개의 가스홀(341)이 배열된 통체 구조로 구성되어 상기 중단포집부(32)의 하부에서 일정간격 이격되어 둘레를 따라 하단포집부(33) 상부에 수직방향으로 설치된다.

상기 포집커버(34)는 상하가 개방된 통체 구조로 이루어지는데 통체 형상은 본 발명의 한 실시예처럼 중단포집부의 형상을 따라 4각통체로 구성할 수도 있고, 다양한 둘레에 따른 형상을 가지는 통체로 구성할 수 있다. 또한 통체는 하나의 몸체로 된 통체로 구성하거나, 둘레 형상에 따른 각면을 각각 구성하여 조립 구성할 수도 있다.

상기 가스홀(341)의 형상은 본 발명의 한 실시예에서는 육각홈으로 구성하였지만, 본 발명은 이러한 모양에만 한정되는 것은 아니고 정원, 타원, 삼각홈, 슬릿홈 또는 다양한 다각형홈으로 구성할 수도 있음은 물론이다.

또한 포집커버(34)는 충분한 반응부산물을 가두어 저장 공간을 확보하기 위해 일정간격 멀리 이격된 지점을 따라 설치되고, 포집된 반응부산물이 사용주기 내내 충분히 쌓이면서도 유출되지 않을 정도의 용적을 가지게 높이를 형성해야 한다.

한 실시예로 포집커버의 높이는 중단포집부(32)의 중간 높이 보다 작을 정도로 형성하면 중단포집부에 유입되는 가스의 흐름을 방해하지 않으면서도 포집장치 사용주기 내내 충분히 쌓이면서도 유출되지 않을 정도의 용적을 가지게 될 수 있다.

또한 이격된 거리는 하부에 위치하는 하단포집부(33) 상부에 설치될 수 있을 정도로만 이격되면 된다.

한 실시예로 본 발명은 포집커버(34)가 하단포집부와 거의 동일한 폭을 가지게 형성되었다. 이정도의 폭을 가지게 이격되어 설치되면 상단포집부(31), 중단포집부(32) 및 하우징본체 내벽의 벽면플레이트(10a) 등에서 포집된 반응부산물이 가스를 타고 흐르면서 낙하하여도 하단포집부(33)로 유입되는 가스 흐름상 최대한 포집커버 내측 공간에 떨어질 가능성이 높기 때문에 충분하다.

하지만 이와 같은 설치예가 본 발명 포집커버(34)의 설치형상이나 크기를 한정하는 것은 아니고, 포집장치의 사용주기 내내 발생하는 반응부산물 양에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 구조를 가지는 설치된 포집커버(34)는 중단포집부의 면상의 십자형 수직플레이트(321) 내측 및 외측 영역 그리고 와류 플레이트(322)에서 포집된 다공성 분말(Porous Powder) 형태 반응부산물을 가두어 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한 포집커버(34)도 면상을 통해 가스 중 반응부산물을 포집할 수 있음은 물론이다.

또한 포집커버(34)는 면상에 형성된 가스홀(341)들을 통해 가스가 자연스럽게 배출되는 역할도 하게 된다. 다만, 반응부산물은 포집커버(34)에 가두어진 상태로 내측 공간에 쌓이게 되면 가스의 흐름이 포집커버(34)에 가두어지면서 가스의 반응성이 증가하게 되고 덩어리 형태를 가지기 때문에 가스홀(341)이 표면에 형성된 포집커버도 차단벽 역할을 충분히 하게 된다. 따라서 포집커버가 없을 때처럼 가스의 흐름에 실려 반응부산물이 외부로 쉽게 유출되지 않게 된다.

포집커버(34)에 쌓이는 반응부산물은 포집커버(34) 하부와 접하게 위치한 하단포집부의 외곽 포집플레이트부(331) 상부면에 쌓이고 일부는 가스홀을 통해 그 하부 내측 포집플레이트부(332)의 상부면까지 쌓일 수 있다. 이때 상기 외곽 포집플레이트부(331)의 측면은 상부 일정구역이 가스홀이 형성되지 않은 막힌 구조이고, 하부 내측 포집플레이트부(332)의 상부면은 막힌 구조로 구성되어 일부 가스 흐름은 외곽 포집플레이트부(331)와 하부 내측 포집플레이트부(332) 간의 막히지 않은 공간부를 따라 흐르는 유로 구조가 형성된다.

한편, 포집커버(34)의 상부에는 상기한 중단포집부(32)의 둘레를 따라 설치된 와류 플레이트(322)가 상부를 덮도록 위치할 수 있다. 이때 와류 플레이트(322)가 포집커버(34) 보다 더 돌출되게 형상하는 것이 하강하는 가스의 흐름에 와류를 발생시키는데 바람직하다. 이와 같이 포집커버(34) 상부에 와류 플레이트(322)가 위치하게 되면 와류 플레이트(322) 하부로 낙하한 반응부산물을 가둘 수 있고, 마찬가지로 포집커버(34)에 쌓인 반응부산물이 상부 개구를 통해 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같이 구성된 중단포집부(32)와 포집커버(34)는 사용주기 초반에는 가스의 주된 흐름이 둘레를 이루는 면상의 십자형 수직플레이트(321) 내측영역 하부로 수용되어 흐른 후 외측영역 방향으로 배출되는 경향을 가져 면상의 십자형 수직플레이트(321) 내측영역에서 가스 중에 포함된 반응부산물 포집되어 역사다리꼴 공간구조를 가지는 내측영역 공간부 상하부 전체에 골로루 쌓이고, 동시에 포집커버(34) 내부와 하단포집부(33)의 상부 영역에 쌓이게 된다.

이후 중단포집부(32)의 내측영역 공간부에 반응부산물이 쌓여 포집공간이 감소된 사용주기 후반에는 유입되는 가스의 하강되어 배기되기 어렵기 때문에 가스의 주된 흐름이 복수개가 일정간격을 가지게 설치되어 둘레를 이루는 면상의 십자형 수직플레이트(321) 간의 사이 공간을 통해 외측영역으로 가스 흐름이 유도되어 면상의 십자형 수직플레이트(321)의 외측영역에서 반응부산물이 포집되도록 구성된다. 즉, 반응부산물의 포집량이 증가하게 되면 면상의 십자형 수직플레이트(321)의 상부쪽에서 사이 공간을 통해 외측영역으로 흐른 후 하강하면서 면상의 십자형 수직플레이트(321) 외측영역에서 추가 포집반응이 일어나게 된다.

이때 하강하는 가스 중 일부는 면상의 십자형 수직플레이트(321)가 이루는 둘레 하부쪽을 따라 외측방향으로 돌출되게 설치된 와류 플레이트(322)에 의해 와류가 발생하면서 내측으로 가이드되어 덩어리 형태로 반응부산물이 포집되고, 일부는 하부에 위치하는 포집커버(34) 내부와 하단포집부(33)의 상부 영역에 지속적으로 쌓이게 된다.

상기와 같은 사용주기 전반과 사용주기 후반의 주흐름이 변경됨으로써 포집시 사용주기 초반에는 역사다리꼴 공간구조를 가지는 내측영역 공간부 상하부 전체에 골로루 쌓이게 되고, 사용주기 후반에는 외측영역 하부로 하강하면서 보다 많은 포집량을 가지게 된다.

또한 복수개로 둘레를 이루는 면상의 십자형 수직플레이트(321)의 외측영역 하부에는 둘레를 따라 설치된 포집커버(34)와 다수의 홀이 형성된 와류 플레이트(322)에 의해 사용주기 후반에는 하부로 하강하는 가스의 유속을 감소시키면서 와류를 발생시켜 포집반응 시간을 증가시키고 포집되어 쌓이게 됨으로써 반응부산물이 낙하하여 가스배출구로 유출되는 것도 방지할 수 있다.

하단포집부(33)는 상기 중단포집부(32) 하부에 결합되고, 표면에 복수개의 가스홀이 형성된 외곽 포집플레이트부(331), 내측 포집플레이트부(332)로 다중 구성되어, 중단포집부(32)의 내측영역과 외측영역에서 포집반응을 거친 가스가 직접 하강하여 하우징의 하판에 형성된 가스배출구(13a)로 유입되는 것을 차단하고 외곽에서 내측으로 가스를 유도하면서 포집반응이 최종적으로 이루어지면서 반응부산물의 유출을 방지토록 한 후, 하우징 하판의 중앙부에서 상부로 돌출된 가스배출구(13a)의 상부로 유입되어 하강하도록 가스의 흐름을 유도하도록 구성된다.

또한 하단포집부(33)는 하우징의 하판에서 설치되어 외곽 포집플레이트부(331)와 체결되는 지지부재(333)에 의해 하판과 일정간격 뜬 상태로 설치되면서 상부에 위치한 중단포집부(32) 전체 하중을 지지하도록 구성되어 가스의 원활한 유입 흐름이 이루어지게 한다.

상기 외곽 포집플레이트부(331) 및 내측 포집플레이트부(332)로 다중 구성 구성된 하단포집부(33)는 내측 포집플레이트부(332)가 외곽 포집플레이트부(331) 보다 더 하우징의 하판과 가깝게 형성하여 유입된 가스가 순차적으로 유입되는 형상을 가지게 구성된다.

한 실시예 따라 보다 구체적으로 하단포집부(33)를 설명하면 다음과 같다.

외곽 포집플레이트부(331)는 하부가 개방된 4각통 구조(원통형 또는 다각통형 가능)로 구성되고, 상면 포집플레이트와 각 측면 포집플레이트는 복수개의 가스홀(331a)이 형성될 수 있다.

또한 상기 각 측면 포집플레이트는 상부 일정구역이 가스홀(331a)이 형성되지 않은 막힘부(331b)로 구성하여 가스의 흐름을 차단함으로써 중단포집부에서 상면 포집플레이트를 통해 낙하한 반응부산물이 측방향으로 유출되는 것을 방지하게 구성된다.

내측 포집플레이트부(332)는 하부가 개방된 4각통 구조(원통형 또는 다각통형 가능)로 구성되되, 상면 포집플레이트는 막힌 구조로 구성되어 상기 외곽 포집플레이트부(331)의 상면 포집플레이트와 이격재(332a)에 의해 일정간격 이격되게 구성되고, 각 측면 포집플레이트는 다수개의 가스홀(332b)이 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 내부포집타워(3)는 하우징 내부로 유입되는 가스의 주 흐름을 내부포집타워(3)의 상단포집부(31)에서 중앙부로 모아 하부에 있는 중단포집부(32)로 보내면, 내측영역이 역사다리꼴 공간구조를 가지는 내측영역 공간부로 형성된 중단포집부(32)에서는 가스의 주 흐름이 4각 둘레를 이루는 면상의 십자형 수직플레이트(321) 내측영역을 따라 하부방향으로 빠르게 하강하면서 면상의 십자형 수직플레이트(321)에서 포집 반응을 하여 반응부산물을 형성하면서 하부에 위치한 포집커버(34) 내부와 하단포집부(33)의 상부 영역을 통해 외측영역으로 배출되는 주된 가스 흐름을 가지게 된다.

이러한 사용주기 초반 가스 흐름 때문에 반응부산물은 역사다리꼴 공간구조를 가지는 내측영역 공간부 상하부 전체에 골로루 쌓이고, 동시에 포집커버(34) 내부와 하단포집부(33)의 상부 영역에 쌓이게 된다.

또한 포집커버(34)는 내부에 쌓인 반응부산물이 유출되는 것을 지속적으로 필터링하는 역할을 한다.

이후, 역사다리꼴 공간구조를 가지는 중단포집부(32)의 내측영역에서 포집되어 쌓이는 반응부산물로 인해 포집공간이 감소된 사용주기 후반에는 면상의 십자형 수직플레이트 상부에서 외측영역으로 가스 흐름이 유도되어 하부로 하강하면서 반응부산물이 추가적으로 포집되게 된다.

또한 하강하는 가스 중 일부는 면상의 십자형 수직플레이트(321)가 이루는 둘레 하부쪽을 따라 외측방향으로 돌출되게 설치된 와류 플레이트(322)에 의해 와류가 발생하면서 내측으로 가이드되어 덩어리 형태로 반응부산물이 포집되고, 일부는 하부에 위치하는 포집커버(34) 내부와 하단포집부(33)의 상부 영역에 지속적으로 쌓이게 된다.

사용주기 후반 역시 포집커버(34)는 내부에 쌓인 반응부산물이 유출되는 것을 지속적으로 필터링하는 역할을 한다.

또한 사용주기 동안에 중단포집부(32) 외측을 통해 하강하는 가스는 하부에서 하단포집부(33)의 외곽 포집플레이트부(331) 및 내측 포집플레이트부(332)를 통해 반응부산물의 유출을 방지하면서 최종적으로 가스 중에 포함된 반응부산물을 포집한 후, 하우징 하판의 중앙부에서 상부로 돌출된 가스배출구(13a)의 상부로 유입후 하강하여 배출되게 된다.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 포집장치 내부에서의 사용주기 초반의 가스흐름을 보인 예시도이고, 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 포집장치 내부에서의 사용주기 초반의 포집경향을 보인 예시도이다. 이하 도면에서 설명되는 도면 부호는 전술한 설명을 참조하면 된다.

도시된 바와 같이 사용주기 초반의 가스흐름 및 반응부산물 포집경향을 설명하면 다음과 같다.

하우징(1)을 구성하는 상판(12)에 형성된 가스유입구(12a)를 통해 유입된 가스가 히터(2)에 의해 가열되면서 상부에 위치한 디퓨저(2a)에 의해 방사상으로 하우징 본체(11)의 외곽으로 분배되어 흐른 후 하강하게 된다.

이후 가스의 주 흐름은 내부포집타워(3)의 상단포집부(31)에 의해 외곽에서 중앙부로 주가스홀(311)로 유도되어 하강하면서 상면과 하면 그리고 상면에 설치된 이중십자형 플레이트(313) 및 사각플레이트(314)에서 포집반응이 일어나게 된다.

주가스홀(311)로 하강한 가스의 주 흐름은 중단포집부(32)의 내부인 역사다리꼴 공간구조를 가지는 내측영역으로 유입되어 하부로 흐른 후 포집커버(34)가 설치된 외측영역으로 배출되는 흐름을 가진다.

이때 면상의 십자형 수직플레이트(321)는 가스 중의 반응부산물을 응집시켜 포집하여 내측영역과 포집커버(34) 내부와 하단포집부(33)의 상부 영역에 지속적으로 쌓이게 된다.

특히 면상의 십자형 수직플레이트(321)를 구성하는 각 수직플레이트들은 사다리꼴 구조를 가지기 때문에 포집반응시 내측영역의 상부 막힘 없이 전체 공간에 반응부산물이 누적되어 쌓이게 된다.

이후 하부에서 포집커버(34)를 통해 외측영역으로 배출된 가스는 다단으로 구성된 하단포집부(33)를 통해 그 내측에 위치한 하우징 하판의 중앙부에서 상부로 돌출된 가스배출구(13a)의 상부로 유입후 하강하여 배출되게 된다.

도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 포집장치 내부에서의 사용주기 후반의 가스흐름을 보인 예시도이고, 도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 포집장치 내부에서의 사용주기 후반의 포집경향을 보인 예시도이다.

도시된 바와 같이 사용주기 후반의 가스흐름 및 반응부산물 포집경향을 설명하면 다음과 같다.

하우징(1)을 구성하는 상판(12)에 형성된 가스유입구(12a)를 통해 유입된 가스가 히터(2)에 의해 가열되면서 상부에 위치한 디퓨저(2a)에 의해 방사상으로 하우징 본체(11)의 외곽으로 분배되어 흐른 후 하강하게 된다.

이후 가스의 주 흐름은 내부포집타워(3)의 상단포집부(31)에 의해 외곽에서 중앙부로 주가스홀(311)로 유도되어 하강하면서 상면과 하면 그리고 상면에 설치된 이중십자형 플레이트(313) 및 사각플레이트(314)에서 포집반응이 일어나게 된다.

주가스홀(311)로 하강한 가스의 주 흐름은 면상의 십자형 수직플레이트 내측영역에서 포집되어 쌓이는 반응부산물로 인해 포집공간이 감소되어 더 이상 하강하지 못하고, 면상의 십자형 수직플레이트 상부에서 외측영역으로 가스 흐름이 유도되어 하부로 하강하면서 아직 포집반응에 많이 사용되지 않은 면상의 십자형 수직플레이트의 외측영역에서 반응부산물이 추가적으로 포집되게 된다.

특히 면상의 십자형 수직플레이트(321)를 구성하는 각 수직플레이트들은 사다리꼴 구조를 가지기 때문에 포집반응시 사용주기 후반에 외측영역 하부에서의 포집반응이 활발히 일어나 포집커버(34) 내부와 하단포집부(33)의 상부 영역에 지속적으로 쌓이게 된다.

또한 포집커버(34) 상부에 설치된, 상기 면상의 십자형 수직플레이트(321)의 외측영역 하부에 둘레를 따라 설치된 와류 플레이트(322)에 의해 하부로 하강하는 가스의 유속을 감소시키면서 와류를 발생시켜 포집반응 시간을 증가시키고 포집되어 쌓이게 됨으로써 반응부산물이 낙하하여 가스배출구로 유출되는 것도 방지하게 된다.

이후 하단포집부(33)를 통해 그 내측에 위치한 하우징 하판의 중앙부에서 상부로 돌출된 가스배출구(13a)의 상부로 유입후 하강하여 배출되게 된다.

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
(2a) : 디퓨저 (3) : 내부포집타워
(10a) : 벽면플레이트 (11) : 하우징본체
(12) : 상판 (12a) : 가스유입구
(13) : 하판 (13a) : 가스배출구
(21) : 전원공급부 (31) : 상단포집부
(32) : 중단포집부 (33) : 하단포집부
(34) : 포집커버 (311) : 주가스홀
(312) : 보조가스홀 (313) : 이중십자형 플레이트
(314) : 사각플레이트 (315) : 이격재
(316) : 지지부 (321) : 십자형 수직플레이트
(321a) : 개별 수직플레이트 (321b) : 하단플레이트
(322) : 와류 플레이트 (322a) : 가스슬릿
(322b) : 가스개구 (331) : 외곽 포집플레이트부
(331a) : 가스홀 (331b) : 막힘부
(332) : 내측 포집플레이트 (332a) : 이격재
(332b) : 가스홀 (333) : 지지부재
(341) : 가스홀

Claims (10)

1. 반도체 제조공정 중 증착공정 후 배출되는 가스를 하우징(1) 내부로 수용하여 히터(2)로 가열하면서 내부포집타워(3)를 이용해 가스 중에 포함된 반응부산물을 포집하여 가스만 배출하도록 구성된 반응부산물 포집장치에 있어서,
   상기 내부포집타워(3)는 가스의 주 흐름을 중앙부로 유도하여 하강시키면서 포집반응하는 상단포집부(31), 유입된 가스를 수용하여 반응부산물을 포집하도록 내측영역이 역사다리꼴 공간부로 형성된 중단포집부(32), 측면을 통해 유입되는 가스 중에서 반응부산물을 다단 포집하면서 기 포집된 반응부산물이 하우징의 가스배출구(13a)로 유출되는 것을 방지하는 하단포집부(33) 및 상기 중단포집부의 내측 및 외측 영역에서 포집된 다공성 분말 형태 반응부산물을 가두어 외부 유출을 방지하는 포집커버(34)로 분리 구성하여 반응부산물을 높이에 따라 다단 포집하도록 구성하되,
   상기 중단포집부(32)는 사용주기 경과에 따른 포집량 변화에 따라 가스의 주 흐름이 사용주기 초반에는 둘레를 이루는 면상의 십자형 수직플레이트(321)의 내측영역으로 하강하여 외측영역으로 흐르도록 유도되고, 포집된 반응부산물이 내측영역에 쌓인 사용주기 후반에는 면상의 십자형 수직플레이트(321)의 내측영역 상부에서 외측영역으로 흐른 후 하강하도록 유도되어 추가 포집반응이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상단포집부(31)는 히터에서 하우징의 내부 외곽방향으로 분배되어 하강하는 가스를 중심부의 주가스홀(311)과 그 주변에 원형 배열된 상대적으로 작은 보조가스홀(312)들을 통해 하부에 일정 간격 이격된 중단포집부(32)로 유도하면서, 이중십자형 플레이트(313)가 설치된 상부면과 사각플레이트(314)가 설치된 하부면에서 가스 중의 반응부산물을 포집하도록 구성된 것을 특징으로 하는 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 중단포집부(32)는 상단포집부(31)와 일정간격 이격된 하부에 결합되는 면상의 십자형 수직플레이트(321) 복수개가 일정간격으로 사이 틈새를 가지게 배열되어 둘레를 이루게 구성하고,
   상기 면상의 십자형 수직플레이트(321)를 구성하는 개별 수직플레이트(321a)는 내측방향을 향하는 수직플레이트가 상부쪽에서 하부쪽으로 갈수로 면적이 넓어지는 사다리꼴로 형성하여 중단포집부(32)의 내측영역 상부 공간이 하부 공간 보다 넓은 포집공간을 제공하도록 구성한 것을 특징으로 하는 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 중단포집부(32)의 둘레를 따라 설치되고, 외측으로는 길이방향으로 형성된 가스슬릿(322a)이 하나 이상 형성되고, 내측으로는 가스개구(322b)가 형성된 와류 플레이트(322)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 와류 플레이트(322)는 중단포집부(32)의 둘레에서 외측방향으로 상향 경사지게 돌출 설치된 것을 특징으로 하는 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 포집커버(34)는 면상에 다수개의 가스홀(341)이 배열된 통체 구조로 구성되어 상기 중단포집부(32)의 하부에서 일정간격 이격되어 둘레를 따라 하단포집부(33) 상부에 수직방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 포집커버(34)는 경사진 형태를 가지는 와류 플레이트(322)가 상부를 덮도록 설치된 것을 특징으로 하는 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 하단포집부(33)는 중단포집부(32) 하부에 결합되고, 표면에 복수개의 가스홀이 형성된 외곽 포집플레이트부(331), 내측 포집플레이트부(332)로 다중 구성되어, 중단포집부(32)의 내측영역과 외측영역에서 포집반응을 거친 가스가 직접 하강하여 하우징의 하판에 형성된 가스배출구(13a)로 유입되는 것을 차단하고 외곽에서 내측으로 가스를 유도하면서 포집반응이 최종적으로 이루어지도록 한 후, 하우징 하판의 중앙부에서 상부로 돌출된 가스배출구(13a)의 상부로 유입되어 하강하도록 구성된 것을 특징으로 하는 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 외곽 포집플레이트부(331)는 하부가 개방된 구조로 구성되고, 상면 포집플레이트와 각 측면 포집플레이트는 다수개의 가스홀(331a)이 형성되되, 각 측면 포집플레이트는 상부 일정구역이 가스홀(331a)이 형성되지 않은 막힘부(331b)로 구성하여 가스의 흐름을 차단함으로써 중단포집부에서 상면 포집플레이트를 통해 낙하한 반응부산물이 측방향으로 유출되는 것을 방지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 내측 포집플레이트부(332)는 하부가 개방된 구조로 구성되되, 상면 포집플레이트는 막힌 구조로 구성되어 상기 외곽 포집플레이트부(331)의 상면 포집플레이트와 이격재(332a)에 의해 일정간격 이격되게 설치되고, 각 측면 포집플레이트는 다수개의 가스홀(332b)이 형성된 것을 특징으로 하는 포집 가용 영역이 확장된 반응부산물 포집장치.

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