特許 7502730 高圧熱処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-11

(45)【発行日】2024-06-19

(54)【発明の名称】高圧熱処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240612BHJP

   H01L 21/22 20060101ALI20240612BHJP

   H01L 21/324 20060101ALI20240612BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 E

H01L21/22 511Q

H01L21/22 511A

H01L21/22 511S

H01L21/324 G

H01L21/324 J

H01L21/324 R

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022204717

(22)【出願日】2022-12-21

(65)【公開番号】P2023097404

(43)【公開日】2023-07-07

【審査請求日】2022-12-21

(31)【優先権主張番号】10-2021-0188405

(32)【優先日】2021-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】522494798

【氏名又は名称】エイチピエスピ カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＨＰＳＰ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】２６， Ｓａｍｓｕｎｇ １－ｒｏ １－ｇｉｌ， Ｈｗａｓｅｏｎｇ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ， １８４４９， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】イム グンヨン

【審査官】河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０１６２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１６７１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２９９３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００８４２１６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／２２

Ｈ０１Ｌ ２１／３２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱処理のための対象物を収容するように形成された内部チャンバと、
前記内部チャンバを収容する高温区域と前記高温区域より低い温度を有する低温区域とを備える外部チャンバと、
前記内部チャンバに前記熱処理のためのプロセスガスを大気圧より高い第１圧力で供給するプロセスガスラインと、前記外部チャンバに保護ガスを前記第１圧力と関連して設定された第２圧力で供給する保護ガスラインとを備える給気モジュールと、
前記高温区域と前記低温区域を連通状態に切り替えるように構成された切り替えモジュールと、
前記連通状態で、高温区域内の前記保護ガスを低温区域に向かってパージするように構成されるパージングモジュールとを含み、
前記パージングモジュールは、
前記内部チャンバを囲むように配置されるリングボディと、
前記リングボディに形成され、入力されたパージングガスを前記内部チャンバに向かって吐出するように形成される吐出チャネルとを含み、
前記高温区域に配置され、前記プロセスガス及び前記高温区域内の前記保護ガスを加熱するヒーティングモジュールをさらに含み、
前記ヒーティングモジュールは、
前記内部チャンバを指向するように配置されるヒータと、
前記外部チャンバの内面に装着され、前記ヒータから発生する熱が前記外部チャンバの外に伝達されることを遮断する断熱ブロックとを含み、
前記吐出チャネルは、
前記断熱ブロックに向かって流動するように前記パージングガスを吐出する、高圧熱処理装置。

【請求項2】

前記吐出チャネルは、
前記リングボディの周囲方向に沿って延長形成されるループラインと、
前記ループラインに連結され、前記内部チャンバを指向するように配置される複数の分岐ラインとを含む、請求項１に記載の高圧熱処理装置。

【請求項3】

前記吐出チャネルは、
前記パージングガスを前記内部チャンバと前記ヒーティングモジュールとの間の空間に吐出するように形成される、請求項１に記載の高圧熱処理装置。

【請求項4】

前記給気モジュールは、
前記吐出チャネルに対して前記パージングガスを入力するパージングガスラインをさらに含む、請求項１に記載の高圧熱処理装置。

【請求項5】

前記外部チャンバは、
内部空間を有するハウジングと、
前記内部空間を前記高温区域と前記低温区域に区画する区画板とをさらに含み、
前記ハウジングは、
前記区画板と共に前記低温区域を限定するカバー部をさらに含み、
前記カバー部及び前記区画板の少なくとも１つは、
前記低温区域にパージされた保護ガスを冷却するための冷却媒体を収容するものである、請求項１に記載の高圧熱処理装置。

【請求項6】

前記区画板は、
前記高温区域と前記低温区域を連通するように開口される排出ホールを備え、
前記切り替えモジュールは、
前記排出ホールに対応して形成されるホールカバーと、
前記ホールカバーを前記排出ホールを閉鎖する閉鎖位置と前記排出ホールを開放する開放位置との間で移動させる駆動ユニットとを含む、請求項５に記載の高圧熱処理装置。

【請求項7】

前記外部チャンバは、
前記保護ガスが前記低温区域において前記冷却媒体と熱交換して冷却された後、前記高温区域に循環するように形成される、請求項５に記載の高圧熱処理装置。

【請求項8】

前記内部チャンバ及び前記外部チャンバから前記プロセスガス及び前記保護ガスを排気するように構成される排気モジュールをさらに含み、
前記排気モジュールは、
前記パージングモジュールの作動時に前記第２圧力が維持されるように前記保護ガスを排気する、請求項１に記載の高圧熱処理装置。

【請求項9】

熱処理のための物体を収容するように形成される内部チャンバと、
前記内部チャンバを収容する外部チャンバと、
前記内部チャンバに前記熱処理のためのプロセスガスを大気圧より高い第１圧力で供給するプロセスガスラインと、前記外部チャンバに保護ガスを前記第１圧力と関連して設定された第２圧力で供給する保護ガスラインとを備える給気モジュールと、
前記外部チャンバにパージングガスを投入して、前記保護ガスをパージするように構成されるパージングモジュールとを含み、
前記パージングモジュールは、
前記内部チャンバを囲むように配置されるリングボディと、
前記リングボディに形成され、前記パージングガスを入力されて前記内部チャンバに向かって吐出するように形成される吐出チャネルとを含み、
前記外部チャンバに配置され、前記プロセスガス及び前記保護ガスを加熱するヒーティングモジュールをさらに含み、
前記吐出チャネルは、
前記パージングガスを前記内部チャンバと前記ヒーティングモジュールとの間の空間に吐出するように形成され、
前記ヒーティングモジュールは、
前記内部チャンバを指向するように配置されるヒータと、
前記外部チャンバの内面に装着され、前記ヒータから発生する熱が前記外部チャンバの外に伝達されることを遮断する断熱ブロックとを含み、
前記吐出チャネルは、
前記断熱ブロックに向かって流動するように前記パージングガスを吐出する
高圧熱処理装置。

【請求項10】

前記吐出チャネルは、
前記リングボディの周囲方向に沿って延長形成されるループラインと、
前記ループラインに連結され、前記内部チャンバを指向するように配置される複数の分岐ラインとを含む、請求項９に記載の高圧熱処理装置。

【請求項11】

前記給気モジュールは、
前記保護ガスラインに連結され、前記吐出チャネルに対して前記パージングガスを供給するパージングガスラインをさらに含む、請求項９に記載の高圧熱処理装置。

【請求項12】

前記内部チャンバ及び前記外部チャンバから前記プロセスガス及び前記保護ガスを排気するように構成される排気モジュールをさらに含み、
前記排気モジュールは、
前記パージングガスの投入時に前記第２圧力が維持されるように前記保護ガスを排気する、請求項９に記載の高圧熱処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高圧環境において対象物を熱処理するために使用される熱処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、半導体製作中においてイオンインプランテーション（Ｉｏｎ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）工程はウェハの界面にダメージを発生させる。アニーリング（Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）は熱処理により該当ウェハのダメージを治癒する工程である。アニーリング以外にも不純物を活性化する時、薄膜（ＣＶＤ）を形成する時、Ｏｈｍｉｃ接触合金工程を進行する時にも、ウェハに対して熱処理が行われる。

【0003】

熱処理時にはウェハに対してガスが作用する。該当ガスは、ウェハが収容されたチャンバに対して高圧で供給される。熱処理の終了後に、使用されたガスはチャンバから排気される。ガス排気の後に、熱処理されたウェハはチャンバから引き出される。以後、新しいウェハとガスが次の熱処理のためにチャンバに提供される。

【0004】

チャンバはガスが外部に漏れないように一定水準以上の密閉力を有する。チャンバの密閉力（及び断熱能力）はチャンバ内の熱が外部に漏れないようにするための重要な要因である。このような密閉力はチャンバの温度を下げるのには障害要因ともなる。

【0005】

具体的に、熱処理は高温で行われるので、熱処理中又は熱処理終了後にチャンバの温度を下げる必要がある。例えば、熱処理終了後に熱処理されたウェハの引き出しのためには、まずチャンバの温度が低くならなければならない。しかしながら、チャンバの密閉力により、チャンバの冷却には多くの時間が必要となる。それにより、ウェハに対する熱処理工程のタクトタイム（Ｔａｃｔ ｔｉｍｅ）が長くなる問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の一目的は、必要に応じて高温チャンバを急速に冷却できるようにする、高圧熱処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を実現するための本発明の一側面による高圧熱処理装置は、熱処理のための対象物を収容するように形成された内部チャンバ；前記内部チャンバを収容する高温区域と前記高温区域より低い温度を有する低温区域とを備える外部チャンバ；前記内部チャンバに前記熱処理のためのプロセスガスを大気圧より高い第１圧力で供給するプロセスガスラインと、前記外部チャンバに保護ガスを前記第１圧力と関して設定された第２圧力で供給する保護ガスラインとを備える給気モジュールで前記高温区域と前記低温区域とを連通状態に切り替えるように構成される切り替えモジュール；及び前記連通状態で、前記高温区域内の前記保護ガスを前記低温区域に向かってパージするように構成されるパージングモジュールを含む。

【0008】

ここで、前記パージングモジュールは、前記内部チャンバを囲むように配置されるリングボディ；及び前記リングボディに形成され、入力されたパージングガスを前記内部チャンバに向かって吐出するように形成される吐出チャネルを含む。

【0009】

ここで、前記吐出チャネルは、前記リングボディの周囲方向に沿って延長形成されるループライン；前記ループラインに連結され、前記内部チャンバを指向するように配置される複数の分岐ラインを含む。

【0010】

ここで、前記高温区域に配置され、前記プロセスガス及び前記高温区域内の前記保護ガスを加熱するヒーティングモジュールがさらに含まれ、前記吐出チャネルは、前記パージングガスを前記内部チャンバと前記ヒーティングモジュールとの間の空間に吐出するように形成される。

【0011】

ここで、前記ヒーティングモジュールは、前記内部チャンバを指向するように配置されるヒータ；及び前記外部チャンバの内面に装着され、前記ヒータから発生する熱が前記外部チャンバの外に伝達されることを遮断する断熱ブロックを含み、前記吐出チャネルは、前記断熱ブロックに向かって流動するように前記パージングガスを吐出する。

【0012】

ここで、前記給気モジュールは、前記吐出チャネルに対して前記パージングガスを入力するパージングガスラインをさらに含む。

【0013】

ここで、前記外部チャンバは、内部空間を有するハウジング；前記内部空間を前記高温区域と前記低温区域に区画する区画板をさらに含み、前記ハウジングは、前記区画板と共に前記低温区域を限定するカバー部をさらに含み、前記カバー部及び前記区画板の少なくとも１つは、前記低温区域にパージされた前記保護ガスを冷却するための冷却媒体を収容するものであり得る。

【0014】

ここで、前記区画板は、前記高温区域と前記低温区域を連通するように開口される排出ホールを備え、前記切り替えモジュールは、前記排出ホールに対応して形成されるホールカバー；及び前記ホールカバーを前記排出ホールを閉鎖する閉鎖位置と前記排出ホールを開放する開放位置との間で移動させる駆動ユニットを含む。

【0015】

ここで、前記外部チャンバは、前記保護ガスが前記低温区域において前記冷却媒体と熱交換して冷却された後、前記高温区域に循環するように形成される。

【0016】

ここで、前記内部チャンバ及び前記外部チャンバから前記プロセスガス及び前記保護ガスを排気するように構成される排気モジュールがさらに含まれ、前記排気モジュールは、前記パージングモジュールの作動時に前記第２圧力が維持されるように前記保護ガスを排気する。

【0017】

本発明の他の側面による高圧熱処理装置は、熱処理のための対象物を収容するように形成される内部チャンバ；前記内部チャンバを収容する外部チャンバ；前記内部チャンバに熱処理のためのプロセスガスを大気圧より高い第１圧力で供給するプロセスガスラインと、前記外部チャンバに保護ガスを第１圧力に関連して設定された第２圧力で供給する保護ガスラインとを備える給気モジュール；及び前記外部チャンバにパージングガスを投入して、前記保護ガスをパージするように構成されるパージングモジュールを含み、前記パージングモジュールは、前記内部チャンバを囲むように配置されるリングボディ；及び前記リングボディに形成され、前記パージングガスを入力されて前記内部チャンバに向かって吐出するように形成される吐出チャネルを含む。

【0018】

ここで、前記吐出チャネルは、前記リングボディの周囲方向に沿って延長形成されるループライン；及び前記ループラインに連結され、前記内部チャンバを指向するように配置される複数の分岐ラインを含む。

【0019】

ここで、前記外部チャンバに配置され、前記プロセスガス及び前記保護ガスを加熱するヒーティングモジュールがさらに含まれ、前記吐出チャネルは、前記パージングガスを前記内部チャンバと前記ヒーティングモジュールとの間の空間に吐出するように形成される。

【0020】

ここで、前記給気モジュールは、前記保護ガスラインに連結され、前記吐出チャネルに対して前記パージングガスを供給するパージングガスラインをさらに含む。

【0021】

ここで、前記内部チャンバ及び前記外部チャンバから前記プロセスガス及び前記保護ガスを排気するように構成される排気モジュールがさらに含まれ、前記排気モジュールは、前記パージングガスの投入時に前記第２圧力が維持されるように前記保護ガスを排気する。

【発明の効果】

【0022】

前記のように構成される本発明による高圧熱処理装置によれば、内部チャンバを収容する高温区域と低い温度を有する低温区域に区分される外部チャンバに対してパージングモジュールが吐出するパージングガスは、切り替えモジュールにより形成された通路を介して高温区域の保護ガスを低温区域に拡散するため、高温区域において加熱された保護ガスは低温区域に強制対流により移動して熱交換して冷却される。

【0023】

冷却された保護ガスも先の強制対流により迅速に高温区域に循環して高温区域及び内部チャンバを急速冷却させることができる。これにより、半導体ウェハに対する熱処理工程のタクトタイム（Ｔａｃｔ ｔｉｍｅ）を劇的に減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施例による高圧熱処理装置１００に対する概念図である。

【図2】図１の高圧熱処理装置１００の制御的構成を説明するためのブロック図である。

【図3】図１の高圧熱処理装置１００の切り替えモジュール１５０及びパージングモジュール１６０に関連した構成の一状態を示した部分断面図である。

【図4】図３の切り替えモジュール１５０及びパージングモジュール１６０に関連した構成の他の状態を示した部分断面図である。

【図5】図４の区画板１２３に対する平面図である。

【図6】図３の切り替えモジュール１５０の一状態を示した概念図である。

【図7】図３の切り替えモジュール１５０の他の状態を示した概念図である。

【図8】図３のパージングモジュール１６０を示した平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の好ましい実施例による高圧熱処理装置について添付の図面を参照して詳しく説明する。本明細書においては、異なる実施例であっても同一・類似の構成に対しては同一・類似の参照番号を付与し、その説明は最初の説明に代える。

【0026】

図１は、本発明の一実施例による高圧熱処理装置１００に対する概念図である。

【0027】

本図を参照すると、高圧熱処理装置１００は、内部チャンバ１１０、外部チャンバ１２０、給気モジュール１３０、排気モジュール１４０、切り替えモジュール１５０、及びパージングモジュール１６０を含む。

【0028】

内部チャンバ１１０は、熱処理のための対象物を収容する収容空間を形成する。内部チャンバ１１０は、高温と高圧の工程環境において汚染物（パーティクル）が発生する可能性を減らすために、非金属材、例えば、石英で製作することができる。図面上簡略化されているが、内部チャンバ１１０の下段には前記収容空間を開放するドア（図示せず）が備えられる。前記ドアが下降することにより前記収容空間が開放され、前記対象物はホルダー（図示せず）に装着されたまま内部チャンバ１１０に投入される。内部チャンバ１１０の外側に配置されるヒータ（図示せず）の作動により、内部チャンバ１１０の温度は数百℃に達することができる。前記対象物は、例えば、半導体ウェハであってもよい。その場合、前記ホルダーは前記半導体ウェハを複数層に積層できるウェハボート（ｗａｆｅｒ ｂｏａｔ）であってもよい。

【0029】

外部チャンバ１２０は、内部チャンバ１１０を収容する構成である。外部チャンバ１２０は、内部チャンバ１１０とは異なり、半導体ウェハに対する汚染問題から自由であるため、金属材で製作されてもよい。外部チャンバ１２０は、内部チャンバ１１０を収容する内部空間を有するハウジング１２１を備える。ハウジング１２１も下部にはドア（図示せず）を備える。前記ドアは内部チャンバ１１０のドアと共に下降し、前記内部空間を開放する。

【0030】

前記内部空間は区画板１２３により２つの区域に区分される。区画板１２３の下側は内部チャンバ１１０が位置する高温区域１２５となり得る。区画板１２３の上側は高温区域１２５より低い温度を有する低温区域１２７となり得る。高温区域１２５は、前記ヒータの加熱により内部チャンバ１１０に匹敵する温度を有するが、低温区域１２７は高温区域１２５に比べて非常に低い温度を有する。低温区域１２７は冷却媒体、例えば、冷却水の影響を受ける。

【0031】

給気モジュール１３０はチャンバ１１０、１２０に対してガスを供給する構成である。給気モジュール１３０は半導体工場のユーティリティ（ガス供給設備）に連通するガス供給機１３１を有する。ガス供給機１３１は、内部チャンバ１１０に対してプロセスガスとして、例えば、水素／重水素、フッ素、アンモニア、塩素、窒素などを選択的に提供する。ガス供給機１３１は、外部チャンバ１２０に対しては保護ガスとして、例えば、不活性ガスである窒素を提供する。外部チャンバ１２０に投入された前記保護ガスは、具体的に、外部チャンバ１２０と内部チャンバ１１０の間の空間に満たされる。これらの前記プロセスガス及び前記保護ガスは、それぞれプロセスガスライン１３３又は保護ガスライン１３５を介して内部チャンバ１１０又は外部チャンバ１２０に投入される。ガス供給機１３１はまた、外部チャンバ１２０に対してパージングガスを提供することができる。前記パージングガスは、保護ガスをパージ（ｐｕｒｇｅ）するために外部チャンバ１２０、具体的に、外部チャンバ１２０と内部チャンバ１１０との間の空間に投入される。前記パージングガスは、例えば、不活性ガスである窒素であってもよい。前記パージングガスは、前記保護ガスライン１３５から分岐したパージングガスライン１３７を介して外部チャンバ１２０に投入される。

【0032】

前記プロセスガス及び前記保護ガスは、大気圧より高い圧力であって、例えば、数気圧ないし数十気圧に達する高圧を形成するように供給されることができる。また、前記プロセスガスの圧力が第１圧力であり、前記保護ガスの圧力が第２圧力である時、これらは設定された関係で維持されることができる。例えば、前記第２圧力が前記第１圧力より多少大きく設定されることがある。その圧力差は、前記プロセスガスが内部チャンバ１１０から漏れなくなる利点を提供する。前記パージングガスの供給中に前記保護ガスは部分的に排気されて、前記第２圧力はそのまま維持できる。

【0033】

排気モジュール１４０は、前記プロセスガス及び前記保護ガスをチャンバ１１０、１２０から排気するための構成である。内部チャンバ１１０から前記プロセスガスを排気するために、内部チャンバ１１０の上部には排気管１４１が連結される。排気管１４１は低温区域１２７に配置され、低温区域１２７から外部チャンバ１２０の外に延長される。排気管１４１にはガス排出器１４３が設置されてもよい。ガス排出器１４３は前記プロセスガスの排気を断続するバルブであってもよい。

【0034】

外部チャンバ１２０から前記保護ガスを排出するためにも、同様に外部チャンバ１２０に連通される排気管１４５とそれに設置されるガス排出器１４７が備えられる。これらの排気管１４１及び１４５は互いに連通されるため、前記プロセスガスは前記保護ガスに希釈されてその濃度が低くなって排気される。

【0035】

切り替えモジュール１５０は、高温区域１２５と低温区域１２７を連通状態に切り替えるための構成である。切り替えモジュール１５０は、区画板１２３の状態を切り替えるように作動して、前記連通状態にすることができる。前記連通状態になると、高温区域１２５の保護ガスは低温区域１２７に向かって流動できるようになる。

【0036】

パージングモジュール１６０は、高温区域１２５内の前記保護ガスを低温区域１２７に向かってパージ（ｐｕｒｇｅ）する構成である。パージングモジュール１６０は、内部チャンバ１１０を囲むように配置される。パージングモジュール１６０はまた、内部チャンバ１１０の下部に対応する高さに位置することができる。パージングモジュール１６０は、外部チャンバ１２０、具体的に、高温区域１２５に前記パージングガスを吐出する。前記パージングガスの圧力により、高温区域１２５内の前記保護ガスは低温区域１２７に強制に流動されることができる。これは、切り替えモジュール１５０が高温区域１２５と低温区域１２７を連通した状態であるため可能である。高温区域１２５に存在する前記保護ガスは低温区域１２７に移動して熱エネルギーを失い、再び高温区域１２５に回帰する。前記保護ガスの強制循環と熱交換により、高温区域１２５及び内部チャンバ１１０｛及び半導体ウェハ｝は急速に冷却できる。

【0037】

高圧熱処理装置１００の制御的構成は、図２を参照して説明する。図２は、図１の高圧熱処理装置１００の制御的構成を説明するためのブロック図である。

【0038】

本図（及び図１）を参照すると、高圧熱処理装置１００は、前述の給気モジュール１３０などに加えて、ヒーティングモジュール１７０、感知モジュール１８０、制御モジュール１９０、及び格納モジュール１９５をさらに含む。

【0039】

ヒーティングモジュール１７０は、前述のヒータを含む構成である。前記ヒータは外部チャンバ１２０の内部空間に配置されてもよい。前記ヒータは、前記プロセスガスを加熱して工程温度に至るようにする。

【0040】

感知モジュール１８０はチャンバ１１０、１２０の環境を感知するための構成である。感知モジュール１８０は圧力ゲージ１８１と温度ゲージ１８５を備える。圧力ゲージ１８１及び温度ゲージ１８５は、チャンバ１１０、１２０ごとに設置されてもよい。

【0041】

制御モジュール１９０は、給気モジュール１３０、排気モジュール１４０などを制御する構成である。制御モジュール１９０は、感知モジュール１８０の感知結果に基づいて、給気モジュール１３０などを制御することができる。

【0042】

格納モジュール１９５は、制御モジュール１９０が制御のために参照できるデータ、プログラムなどを格納する構成である。格納モジュール１９５は、フラッシュメモリ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ）、磁気ディスク、光ディスクのうち少なくとも１つのタイプの格納媒体を含む。

【0043】

このような構成によれば、制御モジュール１９０は圧力ゲージ１８１により得られたチャンバ１１０、１２０の圧力に基づいて、給気モジュール１３０の作動を制御することができる。これにより、前記プロセスガス及び前記保護ガスをチャンバ１１０、１２０に供給して、チャンバ１１０、１２０が前記第１圧力及び前記第２圧力に至るようになる。

【0044】

制御モジュール１９０はまた、温度ゲージ１８５により得られたチャンバ１１０、１２０の温度に基づいて、切り替えモジュール１５０及び給気モジュール１３０の作動を制御することができる。切り替えモジュール１５０及び給気モジュール１３０、さらにパージングモジュール１６０の作動は、熱処理進行中にチャンバ１１０、１２０の温度を下方調整する必要がある場合、又は熱処理が終了した場合に行われる。

【0045】

切り替えモジュール１５０、給気モジュール１３０、及びパージングモジュール１６０の作動による前記保護ガスの強制循環及び熱交換により、前記プロセスガスは設定温度以下に冷却される。制御モジュール１９０は排気モジュール１４０を作動させて前記冷却されたプロセスガスを排気することができる。これにより、前記プロセスガスが高温状態で排気されることで発生しうる爆発などの危険要因を先制的に除去することができる。

【0046】

制御モジュール１９０は、外部チャンバ１２０に前記パージングガスを投入する中に、排気モジュール１４０が前記保護ガスを部分的に排気するようにすることもできる。これにより、前記パージングガスの投入にも関わらず前記第２圧力が維持される。

【0047】

切り替えモジュール１５０及びパージングモジュール１６０の具体的な構成と作動については図３ないし図８を参照して説明する。

【0048】

まず、図３は、図１の高圧熱処理装置１００の切り替えモジュール１５０及びパージングモジュール１６０に関連した構成の一状態を示した部分断面図であり、図４は、図３の切り替えモジュール１５０及びパージングモジュール１６０に関連した構成の他の状態を示した部分断面図である。本図においては、図面が複雑になることを避けるために、チャンバ１１０、１２０のドアと半導体ウェハなどに対する図示は省略する。

【0049】

本図を追加で参照すると、ハウジング１２１は胴部１２１ａとカバー部１２１ｂを含む。胴部１２１ａは概してシリンダ形態を有し、カバー部１２１ｂは胴部１２１ａの開放された上部に対応する形態を有する。カバー部１２１ｂは、概してドーム状を有する。

【0050】

区画板１２３は、カバー部１２１ｂと対面したままそれに対して離隔配置される。区画板１２３は、胴部１２１ａに支持されたままカバー部１２１ｂの下側に配置される。区画板１２３は、胴部１２１ａと共に高温区域１２５を限定し、カバー部１２１ｂと共に低温区域１２７を限定する。

【0051】

高温区域１２５にはヒーティングモジュール１７０が配置される。ヒーティングモジュール１７０はヒータ１７１と断熱ブロック１７５とを含む。ヒータ１７１は、内部チャンバ１１０を指向するように配置される。ヒータ１７１から発生した熱は高温区域１２５内の前記保護ガス、そして内部チャンバ１１０内の前記プロセスガスを加熱する。断熱ブロック１７５は胴部１２１ａの内面に装着されてもよい。断熱ブロック１７５は、ヒータ１７１の熱が胴部１２１ａ側に伝達されることを遮断する。ヒータ１７１は、内部チャンバ１１０を囲む熱線であって、断熱ブロック１７５に内蔵されてもよい。

【0052】

ヒータ１７１に対応して、区画板１２３の下部には断熱層１２３ａが備えられる。断熱層１２３ａはヒータ１７１と対面するようにヒーティングモジュール１７０の上側に配置される。断熱層１２３ａはヒータ１７１から発生した熱が低温区域１２７に伝達されることを遮断する。

【0053】

区画板１２３の上部には冷却層１２３ｂが備えられる。冷却層１２３ｂは冷却媒体、例えば、冷却水を収容する空間を有する。冷却層１２３ｂに対応して、カバー部１２１ｂにも冷却水を収容する空間が備えられてもよい。カバー部１２１ｂは区画板１２３より多量の冷却水を収容することができる。カバー部１２１ｂは低温区域１２７の上部を限定するため、低温区域１２７に排出された保護ガスは最大に上昇すると、主にカバー部１２１ｂと熱交換するようになる。

【0054】

カバー部１２１ｂ及び／又は冷却層１２３ｂに収容された冷却水は、低温区域１２７を冷気で充填する。これにより、低温区域１２７の温度は低く維持される。低温区域１２７に排出された保護ガスは、前記冷気と熱交換して冷却される。

【0055】

区画板１２３には排出ホール１２３ｃが貫通形成される。排出ホール１２３ｃは高温区域１２５と低温区域１２７を連通させる。排出ホール１２３ｃは、内部チャンバ１１０とヒーティングモジュール１７０との間の空間に対応する位置に形成される。排出ホール１２３ｃは切り替えモジュール１５０により開閉される。

【0056】

外部チャンバ１２０は、前記保護ガスが低温区域１２７から高温区域１２５に循環するように形成される。例えば、外部チャンバ１２０は、区画板１２３と胴部１２１ａとの間、そして胴部１２１ａとヒーティングモジュール１７０との間に隙間Ｇが形成されたものであり得る。その場合、前記保護ガスは隙間Ｇを介して循環できるようになる。

【0057】

パージングモジュール１６０は、前記パージングガスを内部チャンバ１１０とヒーティングモジュール１７０との間の空間に吐出するように形成される。前記パージングガスは内部チャンバ１１０において反射されて断熱ブロック１７５に向かって流動する。前記パージングガスは常温状態で吐出されるため、内部チャンバ１１０及び断熱ブロック１７５に蓄積された熱を冷やすことができる。

【0058】

このような構成によれば、切り替えモジュール１５０が排出ホール１２３ｃを閉鎖している状態（図３）では、ヒータ１７１から発生した熱は内部チャンバ１１０と高温区域１２５内のガスを加熱する。ヒータ１７１から発生した熱は断熱層１２３ａにより低温区域１２７に容易に伝達されない。低温区域１２７は、カバー部１２１ｂ及び／又は冷却層１２３ｂの冷却水によっても低温に維持される。これにより、高温区域１２５と低温区域１２７は互いに同じ圧力を有しても、相互間の温度差は大きくなる。

【0059】

前記プロセスガスを冷却しようとする場合、切り替えモジュール１５０の作動により排出ホール１２３ｃが開放される。パージングガスライン１３７及びパージングモジュール１６０を介して吐出される前記パージングガスは、高温区域１２５内の前記保護ガスを強制対流させる。前記保護ガスは排出ホール１２３ｃを介して低温区域１２７に流動する。高温の前記保護ガスは低温区域１２７において前記冷却水の冷気と熱交換して冷却される。冷却された低温の前記保護ガスは、区画板１２３と胴部１２１ａとの間の隙間Ｇ｛又は排出ホール１２３ｃ｝などを介して高温区域１２５に回帰することができる。

【0060】

前記保護ガスが強制対流により循環されることにより、前記プロセスガスは前記保護ガスとの熱交換により急速冷却されることができる。前記プロセスガスは十分に冷却された後、排気管１４１を介して外部に排気される。

【0061】

次に、図５は、図４の区画板１２３に対する平面図である。

【0062】

本図を参照すると、排出ホール１２３ｃは冷却層１２３ｂの中心から外れて位置する。排出ホール１２３ｃは内部チャンバ１１０とヒーティングモジュール１７０との間の空間に対応して位置するためである（図３参照）。

【0063】

冷却層１２３ｂは円板形状を有するが、排出ホール１２３ｃも円形に開口されることができる。その場合、排出ホール１２３ｃの直径（Ｄ_１）は冷却層１２３ｂの直径（Ｄ_２）に比べて特定比率を有する。具体的に、その比率は、高温区域１２５においての前記保護ガスが低温区域１２７に排出される過程で、急激な熱気排出により内部チャンバ１１０に熱的衝撃が加えられることを防止できる水準に決定される。

【0064】

以上では、前記保護ガスが高温区域１２５から低温区域１２７に流動する通路として排出ホール１２３ｃを例示しているが、前記通路は他の形態になることもできる。例えば、区画板１２３が水平軸を中心に回転または昇降するように構成されると、区画板１２３とハウジング１２１との間に開いた空間が前記通路になり得る。ここで、区画板１２３の回転／昇降は、切り替えモジュール１５０の作動により行われることができる。

【0065】

図６は、図３の切り替えモジュール１５０の一状態を示した概念図であり、図７は、図３の切り替えモジュール１５０の他の状態を示した概念図である。

【0066】

本図を追加で参照すると、切り替えモジュール１５０は、ホールカバー１５１、ヒンジ１５３、アクチュエータ１５５、及びリンク１５７を含む。

【0067】

ホールカバー１５１は排出ホール１２３ｃに対応するサイズを有する。ホールカバー１５１は閉鎖位置（図６）において排出ホール１２３ｃを閉鎖する。ホールカバー１５１は、開放位置（図７）においては排出ホール１２３ｃを開放する。

【0068】

ホールカバー１５１はヒンジ１５３により区画板１２３に回転可能に結合される。これにより、ホールカバー１５１が前記閉鎖位置と前記開放位置との間で回転できるようになる。

【0069】

ホールカバー１５１を移動させるために駆動ユニットが備えられる。前記駆動ユニットは、アクチュエータ１５５とリンク１５７を含む。

【0070】

アクチュエータ１５５は前後進運動する構成である。アクチュエータ１５５は、例えば、前後進作動するシリンダであってもよい。より具体的に、前記シリンダは電気モータにより作動する電動シリンダであってもよい。

【0071】

リンク１５７は、前記シリンダの移動部をホールカバー１５１と連結する構成である。リンク１５７の一端はホールカバー１５１に結合される。リンク１５７の他端は前記移動部に対して回転可能に結合される。リンク１５７の回転に対応して、リンク１５７及び前記移動部のうち１つには長ホールが形成され、他の１つには長ホールに移動可能に挿入されるピンが設置される。

【0072】

パージングモジュール１６０の具体的な構成は、図８を参照して説明する。図８は、図３のパージングモジュール１６０を示した平面図である。

【0073】

本図を参照すると、パージングモジュール１６０はリングボディ１６１と吐出チャネル１６５を含む。

【0074】

リングボディ１６１は概してドーナツ形状を有する。リングボディ１６１は内部チャンバ１１０を囲むように配置されるため、その中空部は内部チャンバ１１０が挿入されるサイズを有する。吐出チャネル１６５を加工するために、リングボディ１６１は２つのリング状のプレートが積層されたものであり得る。

【0075】

吐出チャネル１６５はリングボディ１６１に形成され、前記パージングガスが内部チャンバ１１０に向かって吐出される経路を提供する。吐出チャネル１６５は、ループライン１６６と分岐ライン１６７を有する。

【0076】

ループライン１６６はリングボディ１６１の周囲方向に沿って延長形成される。ループライン１６６は、例えば、円形経路を形成することができる。分岐ライン１６７はループライン１６６に連結され、内部チャンバ１１０を指向するように配置される。分岐ライン１６７は、一定の間隔を置いて配置される複数で備えられてもよい。

【0077】

ループライン１６６に対する前記パージングガスの入力は、入力端１６９を介して行われる。このために、入力端１６９はパージングガスライン１３７と連結される。入力端１６９はリングボディ１６１の底面に形成されてもよい。

【0078】

前記のような高圧熱処理装置は、前述の実施例の構成と作動方式に限定されるものではない。前記実施例は、各実施例の全部または一部が選択的に組み合わされて多様な変形ができるように構成されることもできる。

【0079】

例えば、パージングモジュール１６０は、切り替えモジュール１５０及び低温区域１２７を有しない外部チャンバ１２０において使用されることもできる。その場合、パージングモジュール１６０は内部チャンバ１１０と断熱ブロック１７５との間の空間にパージングガスを供給して、高温の前記保護ガスをパージすることができる。前記保護ガスはパージされることで、排気モジュール１４０により排気されることができる。

【符号の説明】

【0080】

１００：高圧熱処理装置
１１０：内部チャンバ
１２０：外部チャンバ
１２１：ハウジング
１２３：区画板
１２５：高温領域
１２７：低温領域
１３０：給気モジュール
１４０：排気モジュール
１５０：切り替えモジュール
１５１：ホールカバー
１５５：アクチュエータ
１６０：パージングモジュール
１６１：リングボディ
１６５：吐出チャネル
１７０：ヒーティングモジュール
１８０：感知モジュール
１９０：制御モジュール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】