特許 7548988 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】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】高圧熱処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/324 20060101AFI20240903BHJP

   H01L 21/22 20060101ALI20240903BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20240903BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

H01L21/324 G

H01L21/22 511Q

H01L21/22 511S

H01L21/324 R

H01L21/324 K

H01L21/22 511A

H01L21/31 E

C23C16/44 B

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022206839

(22)【出願日】2022-12-23

(65)【公開番号】P2023094614

(43)【公開日】2023-07-05

【審査請求日】2022-12-23

(31)【優先権主張番号】10-2021-0185713

(32)【優先日】2021-12-23

(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】桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１４－０１２７９５５（ＫＲ，Ａ）

【文献】特表２００９－５３９２３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３２４

Ｈ０１Ｌ ２１／２２

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４４

(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、
ハウジングと、前記ハウジングを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に区画する区画板とを備え、前記区画板には前記高温区域と前記低温区域を連通させる排出ホールが形成される、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圧力で供給し、前記外部チャンバには保護ガスを前記第１圧力と関連して設定された第２圧力で供給するように構成される給気モジュールと、
前記排出ホールを開放するように構成されて、前記高温区域内の前記保護ガスを前記低温区域に排出する排出モジュールとを含み、
前記ハウジングは、
前記区画板とともに前記低温区域を限定するカバー部を含み、
前記カバー部及び前記区画板は、冷却媒体を収容するように形成されて、前記低温区域が前記冷却媒体から放出される冷気で充填されるようにする、高圧熱処理装置。

【請求項2】

前記低温区域に排出された前記保護ガスは前記冷気によって冷却される、請求項１に記載の高圧熱処理装置。

【請求項3】

前記カバー部は、
前記区画板と対面したまま前記区画板の上側に配置される、請求項１に記載の高圧熱処理装置。

【請求項4】

前記カバー部は、
前記区画板より多量の冷却媒体を収容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5】

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、
ハウジングと、前記ハウジングを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に区画する区画板とを備え、前記区画板には前記高温区域と前記低温区域を連通させる排出ホールが形成される、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圧力で供給し、前記外部チャンバには保護ガスを前記第１圧力と関連して設定された第２圧力で供給するように構成される給気モジュールと、
前記排出ホールを開放するように構成されて、前記高温区域内の前記保護ガスを前記低温区域に排出する排出モジュールとを含み、
前記排出モジュールは、
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み、
前記排出モジュールは、
前記ホールカバーを前記区画板に対して回転可能に結合させるヒンジをさらに含む、高圧熱処理装置。

【請求項6】

前記駆動ユニットは、
前後進運動するように構成されるアクチュエータと、
前記ホールカバーに結合され、前記アクチュエータに対して回転可能に結合されるリンクとを含む、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１又は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、
前記排出モジュールは、
前記排気モジュールが作動する前に、前記排出ホールを開放するように作動する、請求項１又は５に記載の高圧熱処理装置。

【請求項9】

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、
前記区画板は、
前記ヒーティングモジュールに対面するように配置される断熱層をさらに含む、請求項１又は５に記載の高圧熱処理装置。

【請求項10】

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、
ハウジングを備え、前記ハウジングは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に区分される、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圧力で供給し、前記外部チャンバには保護ガスを前記第１圧力と関連して設定された第２圧力で供給するように構成される給気モジュールと、
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ように構成されるヒーティングモジュールと、
前記高温区域において前記ヒーティングモジュールにより加熱された前記保護ガスを前記低温区域に排出するように構成される排出モジュールとを含み、
前記ハウジングは、
前記高温区域と前記低温区域を区画するように配置される区画板と、
前記区画板とともに前記低温区域を限定するカバー部とを含み、
前記カバー部及び前記区画板は、冷却媒体を収容するように形成されて、前記低温区域が前記冷却媒体から放出される冷気で充填されるようにする、高圧熱処理装置。

【請求項11】

前記区画板は、
前記保護ガスの前記低温区域への排出のための通路を形成する、請求項１０に記載の高圧熱処理装置。

【請求項12】

前記通路は、
前記区画板に貫通形成されて、前記高温区域と前記低温区域を連通させる排出ホールを含み、
前記排出モジュールは、
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１１に記載の高圧熱処理装置。

【請求項13】

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、
前記排出モジュールは、
前記排気モジュールが作動する前に、前記保護ガスを前記高温区域から前記低温区域に排出するように作動する、請求項１０に記載の高圧熱処理装置。

【請求項14】

前記区画板は、
前記ヒーティングモジュールに対面するように前記ヒーティングモジュールの上側に配置される断熱層をさらに含む、請求項１１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迅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る内部チャンバ；ハウジングと、前記ハウジングを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に区画する区画板とを備え、前記区画板には前記高温区域と前記低温区域を連通させる排出ホールが形成される、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圧力で供給し、前記外部チャンバには保護ガスを前記第１圧力と関連して設定された第２圧力で供給するように構成される給気モジュール；及び前記排出ホールを開放するように構成されて、前記高温区域内の前記保護ガスを前記低温区域に排出する排出モジュールとを含む。

【0008】

ここで、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、前記低温区域に排出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ってもよい。

【0009】

ここで、前記カバー部は、前記区画板と対面したまま前記区画板の上側に配置され、前記カバー部及び前記区画板の両方は、前記冷却媒体を収容するように形成されて、前記低温区域が前記冷却媒体から放出される冷気で充填されるようにする。

【0010】

ここで、前記カバー部は、前記区画板より多量の冷却媒体を収容するように形成される。

【0011】

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。

【0012】

ここで、前記排出モジュールは、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。

【0013】

ここで、前記排出モジュールは、前記ホールカバーを前記区画板に対して回転可能に結合させるヒンジをさらに含む。

【0014】

ここで、前記駆動ユニットは、前後進運動するように構成されるアクチュエータ；及び前記ホールカバーに結合され、前記アクチュエータに対して回転可能に結合されるリンクを含む。

【0015】

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、前記排出モジュールは、前記排気モジュールが作動する前に、前記排出ホールを開放するように作動できる。

【0016】

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、前記区画板は、前記ヒーティングモジュールに対面するように配置される断熱層をさらに含む。

【0017】

本発明の他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る内部チャンバ；ハウジングを備え、前記ハウジングは、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に区分される、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圧力で供給し、前記外部チャンバには保護ガスを第１圧力と関連して設定された第２圧力で供給するように構成される給気モジュール；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ように構成されるヒーティングモジュール；及び前記高温区域において前記ヒーティングモジュールにより加熱された前記保護ガスを前記低温区域に排出するように構成される排出モジュールとを含む。

【0018】

ここで、前記ハウジングは、前記高温区域と前記低温区域を区画するように配置される区画板；及び前記区画板と共に低温区域を限定するカバー部を含み、前記区画板は、前記保護ガスの前記低温区域への排出のための通路を形成する。

【0019】

ここで、前記通路は、前記区画板に貫通形成されて、前記高温区域と前記低温区域を連通させる排出ホールを含み、前記排出モジュールは、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。

【0020】

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、前記排出モジュールは、前記排気モジュールが作動する前に、前記保護ガスを前記高温区域から前記低温区域に排出するように作動する。

【0021】

ここで、前記区画板は、前記ヒーティングモジュールに対面するように前記ヒーティングモジュールの上側に配置される断熱層をさらに含む。

【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給気モジュールが供給した保護ガスは排出モジュールにより高温区域から低温区域に排出されるため、高温区域において加熱された保護ガスは低温区域において熱交換して迅速に冷却される。

【0023】

冷却された保護ガスは高温区域に回帰して高温区域及び内部チャンバを自然冷却より高い速度で冷却させることができる。これにより、高温チャンバを迅速に冷却して、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の排出モジュール１５０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の排出モジュール１５０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の排出モジュール１５０の一状態を示した概念図である。

【図7】図３の排出モジュール１５０の他の状態を示した概念図である。

【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。本明細書では、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、及び排出モジュール１５０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）を備えるが、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。これらのプロセスガス及び保護ガスは、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。外部チャンバ１２０に投入された保護ガスは、具体的に外部チャンバ１２０と内部チャンバ１１０との間の空間に満たされる。

【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。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。そのような圧力差は、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。

【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が設置される。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】

排出モジュール１５０は高温区域１２５に存在する前記保護ガスを低温区域１２７に排出するための構成である。高温区域１２５に存在する前記保護ガスは、低温区域１２７に存在する前記保護ガスより大きな熱エネルギーを有するため、対流により低温区域１２７に排出されることができる。前記保護ガスは低温区域１２７において熱エネルギーを失い、高温区域１２５に循環されることができる。前記保護ガスの循環と熱交換により、高温区域１２５及び内部チャンバ１１０は急速に冷却されることができる。

【0036】

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。

【0037】

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１６０、感知モジュール１７０、制御モジュール１８０、及び格納モジュール１９０をさらに含む。

【0038】

ヒーティングモジュール１６０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。

【0039】

感知モジュール１７０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１７０は圧力ゲージ１７１と温度ゲージ１７５を備える。圧力ゲージ１７１及び温度ゲージ１７５は、チャンバ１１０、１２０ごとに設置されてもよい。

【0040】

制御モジュール１８０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１８０は感知モジュール１７０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。

【0041】

格納モジュール１９０は、制御モジュール１８０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１９０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。

【0042】

このような構成によれば、制御モジュール１８０は圧力ゲージ１７１により得られたチャンバ１１０、１２０の圧力（前記第１圧力及び前記第２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。

【0043】

制御モジュール１８０はまた、温度ゲージ１７５により得られたチャンバ１１０、１２０の温度に基づいて、排出モジュール１５０の作動を制御することができる。排出モジュール１５０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ことができる。

【0044】

熱処理が終了した場合において、排気モジュール１４０が作動して前記プロセスガスが排気される前に、排出モジュール１５０が作動する。排出モジュール１５０の作動によって前記保護ガスは自然循環及び熱交換により前記プロセスガスを冷却させる。前記プロセスガスは設定温度以下に冷却されたまま排気モジュール１４０により排気される。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。

【0045】

排出モジュール１５０の具体的構成と作動については図３ないし図７を参照して説明する。

【0046】

まず、図３は、図１の高圧熱処理装置１００の排出モジュール１５０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の排出モジュール１５０に関連した構成の他の状態を示した部分断面図である。

【0047】

本図面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。

【0048】

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。

【0049】

高温区域１２５にはヒーティングモジュール１６０が配置される。ヒーティングモジュール１６０は、ヒータ１６１と断熱ブロック１６５とを含む。ヒータ１６１は、内部チャンバ１１０を囲む形態を有してもよい。ヒータ１６１から発生した熱により高温区域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が加熱される。断熱ブロック１６５はヒータ１６１を内蔵し、ヒータ１６１の熱が胴部１２１ａ側に伝達されないようにする。

【0050】

ヒータ１６１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１６１と対面するようにヒーティングモジュール１６０の上側に配置されてもよい。断熱層１２３ａは、ヒータ１６１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。

【0051】

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してもよい。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る。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。

【0052】

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に排出された前記保護ガスは、前記冷気と熱交換して冷却されることができる。

【0053】

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。このような排出ホール１２３ｃは、排出モジュール１５０により開閉できる。

【0054】

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１6０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。

【0055】

このような構成によれば、排出モジュール１５０が排出ホール１２３ｃを閉鎖している状態（図３）においては、ヒータ１６１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１６１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。また、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は同じ圧力を有しても、相互間の温度差は大きくなる状態となる。

【0056】

前記プロセスガスを冷却しようとする場合、排出モジュール１５０の作動により排出ホール１２３ｃが開放される。その場合、高温区域１２５内の前記保護ガスは排出ホール１２３ｃを介して上昇して低温区域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。

【0057】

前記保護ガスが自然対流により循環することにより、前記プロセスガスは前記の保護ガスと熱交換により急速に冷却される。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。

【0058】

次に、図５は、図４の区画板１２３に対する平面図である。

【0059】

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ようになる。これは、冷却層１２３ｂの中心には内部チャンバ１１０の上部が位置するためである。

【0060】

冷却層１２３ｂが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ことができる。具体的に、その比率は、高温区域１２５で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。

【0061】

以上では、前記保護ガスが高温区域１２５から低温区域１２７に排出する時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又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。

【0062】

図６は、図３の排出モジュール１５０の一状態を示した概念図であり、図７は、図３の排出モジュール１５０の他の状態を示した概念図である。

【0063】

本図を追加で参照すると、排出モジュール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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

ホールカバー１５１を移動させるためには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。

【0067】

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。

【0068】

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てもよい。

【0069】

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、各実施例の全部又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。

【符号の説明】

【0070】

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：排出モジュール
１５１：ホールカバー
１５５：アクチュエータ
１６０：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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】