KR102452714B1

KR102452714B1 - 고압 및 진공공정 병행 챔버장치

Info

Publication number: KR102452714B1
Application number: KR1020210185714A
Authority: KR
Inventors: 신철희
Original assignee: 주식회사 에이치피에스피
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2022-10-07
Also published as: TWI835484B; WO2023121245A1; KR20230096820A; TW202326981A

Abstract

본 발명은 고압 및 진공공정 병행 챔버장치에 관한 것이다. 챔버장치는 공정챔버, 일단부가 공정챔버에 연결된 압력조절관과, 압력조절관의 타단부에서 압력조절관을 통해 공정챔버로 공정가스를 주입하여, 공정챔버 내부를 대기압보다 높게 형성하는 적어도 하나의 가스공급부가 포함된 고압공정모듈, 압력조절관에서 분지된 분지관, 분지관에 연결되어 압력조절관과 연통되며, 압력조절관을 통해 공정챔버 내 유체를 공정가스 주입방향과 역방향으로 흡입하여, 공정챔버 내부를 대기압보다 낮게 조절하는 적어도 하나의 유체흡입기를 포함하는 음압공정모듈, 및 유체흡입기 전단의 분지관을 개폐하여 공정가스 주입시 고압공정모듈로부터, 유체흡입기를 격리시키는 아이솔레이션 밸브를 포함한다.

Description

고압 및 진공공정 병행 챔버장치{Chamber apparatus for both high pressure and vacuum process}

본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 챔버장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고압공정 및 진공공정을 단일 챔버로 수행하는 고압 및 진공공정 병행 챔버장치에 관한 것이다.

반도체 제조공정은 연속된 다수의 공정으로 분해된다. 공정의 대부분은 청정조건을 유지하기 위해 대개 적절한 진공상태에서 진행되지만, 웨이퍼 상에 금속물질을 증착하기 위한 고진공 공정이나, 고압가스 분위기하에서 반도체기판을 열처리하기 위한 고압 공정 등 일부 공정들은 보다 가혹한 조건이 요구된다.

고진공 공정이나 고압 공정은 서로 완전히 다른 압력조건과 대응하는 온도조건이 요구되는 경우가 많고 조건들의 유지가 가능한 환경도 갖추어져야 하기 때문에 서로 완전히 분리된 별개의 챔버에서 진행된다. 고압챔버의 예가 대한민국 특허 10-0750018등에 개시되어 있다.

그러나 필요에 따라(신기술의 개발, 종전 공정의 개선 등) 추가적인 고압공정 및/또는 고진공 공정이 제조공정에 부가될 수도 있고, 압력조건을 변경하며 진행하는 공정이 생겨날 수도 있다. 그러한 경우 보다 신속하게 압력을 조정하거나 고압에서 진공까지 넓은 레인지로 압력변경이 필요하지만 그러한 요구에 적절히 대응할 수 있는 기술은 아직 개발되지 않고 있다.

대한민국등록특허공보 제10-0750018호, (2007. 08. 16)

본 발명의 기술적 과제는, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고압공정 및 고진공공정을 단일 챔버로 수행하는 고압 및 진공공정 병행 챔버장치를 제공하는 것이며, 또한 이러한 챔버장치로 단일공정 내에서 고압과 진공 상태를 오가는 조건의 신속한 변경이 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 고압 및 진공공정 병행 챔버장치는, 내부챔버와 외부챔버를 포함하는 이중챔버로 형성된 공정챔버; 일단부가 상기 공정챔버에 연결된 압력조절관과, 상기 압력조절관의 타단부에서 상기 압력조절관을 통해 상기 공정챔버로 공정가스를 주입하여, 상기 공정챔버 내부를 대기압보다 높게 형성하는 적어도 하나의 가스공급부가 포함된 고압공정모듈; 상기 압력조절관에서 분지된 분지관; 상기 분지관에 연결되어 상기 압력조절관과 연통되며, 상기 압력조절관을 통해 상기 공정챔버 내 유체를 상기 공정가스 주입방향과 역방향으로 흡입하여, 상기 공정챔버 내부를 대기압보다 낮게 조절하는 적어도 하나의 유체흡입기를 포함하는 음압공정모듈; 및 상기 유체흡입기 전단의 상기 분지관을 개폐하여 상기 공정가스 주입시 상기 고압공정모듈로부터, 상기 유체흡입기를 격리시키는 아이솔레이션 밸브; 기 공정챔버의 일 측에 연결된 배기관 및 상기 배기관에 배치되어 상기 공정챔버내 유체를 상기 배기관으로 배기 시켜 상기 공정챔버 내부를 대기압까지 낮추는 배기모듈; 및 상기 고압공정모듈, 상기 음압공정모듈, 상기 아이솔레이션 밸브, 및 상기 배기모듈을 제어하여 상기 공정챔버 내부를 대기압보다 높은 제1상태와 대기압보다 낮은 제2상태 사이에서 변동시키는 공정제어모듈를 포함하고,
상기 음압공정모듈은 상기 분지관의 말단에 배치된 제1유체흡입기와, 상기 분지관의 상기 제1유체흡입기 전단에 배치된 제2유체흡입기와, 상기 분지관 상에 배치되어 설정된 값으로 관내 압력을 제어하는 자동압력조절기 그리고 양단이 상기 제2유체흡입기를 우회하여 상기 분지관과 연결되며 개폐가 가능한 바이패스관을 포함하고,
상기 제1유체흡입기는 드라이펌프(dry pump)가 되고, 상기 제2유체흡입기는 터보분자펌프(turbo molecular pump)가 되어 상기 제1유체흡입기보다 더 저압에서 동작하고, 상기 공정제어모듈은, 상기 음압공정모듈의 동작을 중지하고, 상기 고압공정모듈을 가동하여 공정챔버를 대기압으로 형성하고, 아이솔레이션 밸브를 닫은 후, 챔버 내부에 공정가스를 주입하여 상기 제2상태에서 제1상태로 변환시키고, 상기 제1상태에서, 상기 아이솔레이션 밸브가 닫힌 채로 상기 가스공급부의 동작을 중지하고 상기 배기모듈을 가동시켜 상기 공정챔버 내부를 대기압까지 낮춘 후 상기 아이솔레이션 밸브를 열고 상기 음압공정모듈을 가동하여 상기 공정챔버 내부를 상기 제2상태로 변환시키며, 단일공정 중에 상기 공정챔버 내부를 상기 제1상태에서 상기 제2상태로 변환하는 변환시퀀스를 적어도 한번 진행하도록 제어하고, 상기 음압공정모듈은, 제2유체흡입기를 작동시켜 공정챔버 내부를 10^-6Torr 이하의 초고진공상태로 전환시킨다.

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본 발명에 의하면, 단일 챔버를 이용하여 고압상태 및 고진공(초고진공을 포함함) 상태 모두를 구현할 수 있다. 또한 신속한 압력의 조정을 통해 고압과 저압상태를 반복하여 바꾸는 것도 가능하다. 따라서 개선된 공정이 필요한 사용자의 요구에 충실하게 대응할 수 있다. 또한 본 발명은 기존의 챔버구조를 활용하여 구현할 수 있으므로 경제적인 이점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 및 진공공정 병행 챔버장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 챔버장치 중 음압공정모듈의 구성을 좀더 상세히 도시한 구성도이다.
도 3 내지 도 5는 공정제어모듈에 의한 고압 및 진공공정의 변경동작을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 6은 진공공정시 음압공정모듈의 동작을 도시한 도면이다.

이하 본 발명의 실시예를 통해 본 발명의 내용을 설명하지만, 본 발명이 이하의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 이하 실시예들에 한정될 필요 없이 본 발명은 여러 형태로 구현될 수 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명을 뒷받침하여 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명의 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지시한다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 의한 고압 및 진공공정 병행 챔버장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 고압 및 진공공정 병행 챔버장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 챔버장치 중 음압공정모듈의 구성을 좀더 상세히 도시한 구성도이다.

도 1을 참조하면 본 발명에 의한 고압 및 진공공정 병행 챔버장치(1)(이하, 챔버장치)는 고압공정모듈(20) 및 음압공정모듈(30)이 모두 단일 공정챔버(10)에 연결된다. 음압공정모듈(30)과 고압공정모듈(20)은 압력조절관(201)을 병용할 수 있고 이로 인해 장치구성은 간소화된다.

고압공정모듈(20)과 음압공정모듈(30)의 선택적 동작에 의해 공정챔버(10)는 내부가 대기압보다 높은 고압공정과, 내부가 대기압보다 낮은 진공공정(고진공 및 초고진공공정을 포함함) 사이에서 변동할 수 있다. 이를 통해 단일챔버로 고압공정, 고진공공정, 및 압력범위가 대기압의 위 아래로 변동하는 또 다른 공정(이를테면, 혼합공정)까지 모두 진행할 수 있다.

특히 본 발명은 고압공정모듈(20)과 음압공정모듈(30)이 압력조절관(201)을 병용하지만 공정이 바뀔 때 양 측은 완전히 격리되기 때문에 동작조건, 압력범위가 서로 다른 장비들의 부정적인 영향도 제거할 수 있다.

아울러 압력조절관(201)의 병용가능성에 의해 예를 들어, 고압공정모듈(20)을 일반적인 형태로 구성하거나 기존의 구조를 활용하면서, 음압공정모듈(30)의 연결을 통해 본 발명을 편리하게 구현하는 것도 가능하다.

이러한 본 발명의 챔버장치(1)는 다음과 같이 구성된다. 챔버장치(1)는, 공정챔버(10), 일단부가 공정챔버(10)에 연결된 압력조절관(201)과, 압력조절관(201)의 타단부에서 압력조절관(201)을 통해 공정챔버(10)로 공정가스를 주입하여, 공정챔버(10) 내부를 대기압보다 높게 형성하는 적어도 하나의 가스공급부(210)가 포함된 고압공정모듈(20), 압력조절관(201)에서 분지된 분지관(301), 분지관(301)에 연결되어 압력조절관(201)과 연통되며, 압력조절관(201)을 통해 공정챔버(10) 내 유체를 공정가스 주입방향과 역방향으로 흡입하여, 공정챔버(10) 내부를 대기압보다 낮게 조절하는 적어도 하나의 유체흡입기를 포함하는 음압공정모듈(30), 및 유체흡입기 전단의 분지관(301)을 개폐하여 공정가스 주입시 고압공정모듈(20)로부터, 유체흡입기를 격리시키는 아이솔레이션 밸브(302)를 포함한다. 여기서, 아이솔레이션 밸브(302)는 두개 이상의 밸브가 병렬로 연결되어 공정가스를 배기 시키는 밸브 모듈이 될 수도 있다. 이와 같이, 복수 개의 밸브의 병렬 연결된 아이솔레이션 밸브(302)는 보다 효율적인 공정가스의 배기를 가능하게 할 수 있다. 다만, 본 명세서 상에서는 본 발명에 대한 설명이 간결하고 명확해 질 수 있도록, 단수 개의 아이솔레이션 밸브(302)가 하나의 밸브가 되는 것을 예시로 하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에서, 음압공정모듈(30)은 분지관(301)의 말단에 배치된 제1유체흡입기(도 2의 311참조) 및 분지관(301)의 제1유체흡입기(311) 전단에 배치된 제2유체흡입기(도 2의 312참조)를 포함하고 제2유체흡입기(312)가 제1유체흡입기(311)보다 더 저압에서 동작할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용효과 등을 좀더 상세히 설명한다.

공정챔버(10)는 내부공간의 밀폐가 가능한 구조로 형성된다. 예를 들어, 공정챔버(10)는 내부챔버와 외부챔버를 포함하는 이중챔버로 형성될 수 있다. 공정챔버(10)는 고압과, 고진공, 초고진공 모두를 견딜 수 있게 형성되며, 그로 인해 내부 또는 외부에 보강구조 등이 형성되어 있을 수도 있다. 공정챔버(10)는 이러한 한도 내에서 형상, 크기, 구조 등이 특별히 제한되지 않는다.

압력조절관(201)은 일단부가 공정챔버(10)에 연결된다. 압력조절관(201)의 타단부는 가스공급부(210)와 연결될 수 있다. 가스공급부(210)와 압력조절관(201)이 고압공정모듈(20)을 형성한다. 압력조절관(201)은 공정챔버(10)에 연결된 배관 중 공정가스의 주입이 가능한 배관으로서, 특히 음압공정모듈(30)과 연결된 배관을 의미한다. 다른 배관들은 도면상에서 생략하였다.

가스공급부(210)는 압력조절관(201)의 타단부에서 압력조절관(201)을 통해 공정챔버(10)로 공정가스를 주입한다(도 3참조). 이를 통해 가스공급부(210)는 공정챔버(10) 내부를 대기압보다 높게 형성할 수 있다. 가스공급부(210)는 하나 또는 복수로 형성될 수 있으며 공정가스도 하나 또는 복수일 수 있다.

공정가스는 공정에 따라 종류가 다를 수 있다. 고압 열처리 시 공급되는 공정가스는 수소가스 등을 포함할 수 있지만, 공정가스를 그와 같이 한정하여 이해할 필요는 없다. 본 발명은 어느 하나의 특정 공정에 한정하여 사용될 필요는 없으므로, 적용공정에 따라서 적합한 공정가스를 공정챔버(10) 내 공급하고 압력을 증가시킬 수 있다.

따라서 가스공급부(210)는 하나 또는 복수의 공정가스를 공급할 수 있는 구조로 되어 있을 수 있다. 필요에 따라 선택적으로 단일가스 또는 둘 이상의 가스혼합물로 이루어진 공정가스를 압력조절관(201)을 통해 주입할 수 있다. 가스 공급구조는 일반적인 것이므로 구체적인 도시는 생략한다.

분지관(301)은 압력조절관(201)에서 분지된다. 분지관(301)의 일단부는 압력조절관(201)과 연결되는 연결지점에 형성될 수 있다. 압력조절관(201)의 길이, 경로, 구조 등을 적절히 고려하여 적절한 지점에서 분지관(301)을 분지할 수 있다. 분지관(301)과 압력조절관(201)은 용접 등의 방식으로 서로 연통 가능하게 연결될 수 있다.

음압공정모듈(30)은 분지관(301)에 연결된다. 분지관(301)이 압력조절관(201)과 연통되므로 음압공정모듈(30)도 분지관(301)을 통해 압력조절관(201)과 연통된다. 음압공정모듈(30)은 분지관(301)의 타단부 측에 형성될 수 있으며 실질적으로 분지관(301)에 연결된 구조들을 포함할 수 있다(도 2참조). 분지관(301)을 이용하여 음압공정모듈(30)을 압력조절관(201)과 연결시킬 수 있다.

음압공정모듈(30)은 압력조절관(201)을 통해 공정챔버(10) 내 유체를 공정가스 주입방향과 역방향으로 흡입한다(도 5참조). 음압공정모듈(30)의 유체흡입기(제1 및 제2유체흡입기)로 이러한 작용이 가능하다. 이를 통해 음압공정모듈(30)은 공정챔버(10) 내부를 대기압보다 낮게 조절할 수 있다. 이러한 작용이 가능한 유체흡입기는 하나 또는 복수로 형성될 수 있고 분지관(301)에 연결되어 압력조절관(201)과 연통될 수 있다.

이로 인해 압력조절관(201)에서는 서로 역방향의 유체 흐름이 선택적으로 발생할 수 있다. 압력조절관(201)을 병용하는 구조에 의해 고압공정과 진공공정이 보다 신속하게 전환될 수 있다.

분지관(301)의 유체흡입기 전단(유체흡입기는 음압공정모듈에 포함되므로, 도 1에서는 음압공정모듈의 전단과 같다)에는 분지관(301)을 개폐하는 아이솔레이션 밸브(302)가 설치된다. 특히 아이솔레이션 밸브(302)는 공정가스 주입시 분지관(301)을 폐쇄하여, 고압공정모듈(20)로부터 음압공정모듈(30)의 유체흡입기를 격리시킨다. 이를 통해 고압공정과 진공공정이 보다 안전하게 압력조절관(201) 하나로 병행하여 이루어질 수 있다. 또한 동작조건, 압력범위가 서로 다른 장비들에 발생할 수 있는 부정적인 영향도 제거할 수 있다.

도 2를 참조하면, 음압공정모듈(30)은, 분지관(301)의 말단에 배치된 제1유체흡입기(311) 및 분지관(301)의 제1유체흡입기(311) 전단에 배치된 제2유체흡입기(312)를 포함할 수 있다. 즉 유체흡입기는 복수로 형성될 수 있다. 음압공정모듈(30)과 분지관(301) 상에서 전단과 후단은 유체 흡입시 유체 유동방향(도 2의 좌측을 향하는 방향)을 기준으로 지시되었다.

복수의 유체흡입기를 포함함으로써 음압공정모듈(30)은 공정챔버(10) 내부를 초고진공(대략 10^-6Torr 이하)으로 형성할 수 있다. 제1유체흡입기(311)는 상대적으로 높은 압력에서 동작하는 드라이펌프(dry pump)일 수 있고, 제2유체흡입기(312)는 그보다 낮은 압력에서 동작하는 터보분자펌프(turbo molecular pump)일 수 있다. 음압공정모듈(30)은 제1유체흡입기(311)를 먼저 동작시켜 압력을 낮춘 상태에서 제2유체흡입기(312)를 동작시켜 초고진공 상태를 만드는 것이 가능하다.

제2유체흡입기(312)가 제1유체흡입기(311)보다 더 저압에서 동작한다는 것은 제2유체흡입기(312)의 사용 진공도가 제1유체흡입기(311)보다 더 높다는 의미이다.

음압공정모듈(30)은 유체흡입기 외에 분지관(301) 상에 배치되어 설정된 값으로 관내 압력을 제어하는 자동압력조절기(313)를 더 포함할 수 있다. 또한, 양단이 제2유체흡입기(312)를 우회하여 분지관(301)과 연결된 바이패스관(314)을 더 포함할 수 있다. 바이패스관(314)은 바이패스밸브(314a)를 조절하여 개방 또는 폐쇄시킬 수 있다. 자동압력조절기(313)는 일종의 자동 제어되는 밸브로 개도를 제어하여 설정된 값으로 압력을 유지시킬 수 있다.

이러한 구성은 하나의 예시로서, 음압공정모듈(30)의 구성을 이와 같이 한정하여 이해할 필요는 없다. 서로 다른 압력에서 동작 가능한 적어도 2개의 유체흡입기를 포함하는 다양한 형태로 초고진공 공정까지 가능하게 하는 음압공정모듈(30)을 구성할 수 있다. 그 밖에 분지관(301) 상에는 압력체크를 위한 압력게이지(315) 등이 필요에 따라 설치될 수 있다.

한편 도 1을 참조하면, 챔버장치(1)는 공정챔버(10)의 일 측에 연결된 배기관(401), 및 배기관(401)에 배치된 배기모듈(40)을 더 포함할 수 있다. 배기모듈(40)은 배기관(401)을 조절하여 공정챔버(10) 내 유체를 배기관(401)으로 배기시킬 수 있다. 이러한 작용은 음압공정모듈(30) 동작 전에 이루어질 수 있으며, 이를 통해 공정챔버(10) 내부를 대기압까지 낮추는 것이 가능하다.

배기모듈(40)은 예를 들어, 배기관(401)에 연결된 밸브, 팬 장치 또는 이들의 결합으로 형성될 수 있다. 배기모듈(40)은 배기관(401)과 외부(대기압조건으로 유지되는 지점을 말하는 것으로 반드시 대기 중일 필요는 없다)를 연통시켜 신속하게 공정챔버(10) 안의 유체를 배기할 수 있는 다양한 형태로 구현될 수 있다.

따라서 챔버장치(1)의 압력은 신속하게, 단계적으로 조정될 수 있다. 연속적으로 너무 급격히 압력을 변동하는 경우 챔버가 파손될 우려도 있으므로 이러한 위험도 제거하고 고압상태에서의 배기는 배기모듈(40)을 통해 진행함으로써 압력조절의 효율성도 높일 수 있다. 즉 고압공정과 진공공정이 대기압상태를 사이에 두고 변동되도록 공정챔버(10)의 압력은 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 챔버장치(1)는 고압공정모듈(20), 음압공정모듈(30), 아이솔레이션 밸브(302), 및 배기모듈(40)을 제어하여 공정챔버(10) 내부를 대기압보다 높은 제1상태와, 대기압보다 낮은 제2상태에서 변동시키는 공정제어모듈(50)을 더 포함할 수 있다. 공정제어모듈(50)은 일종의 프로그램된 컴퓨터 장치일 수 있으며, 제어프로그램을 로딩하여 공정을 제어할 수 있다. 제어 시 제어변수들은 필요에 따라 사용자가 적절히 바꾸어 줄 수도 있다.

특히, 공정제어모듈(50)은 단일공정 중에 공정챔버(10) 내부를 대기압보다 높은 제2상태에서, 대기압보다 낮은 제2상태로 변환하는 변환시퀀스를 적어도 한번 진행하도록 제어할 수 있다. 즉 변환시퀀스를 2회 이상 포함하는 공정도 얼마든지 진행할 수 있다. 이러한 공정은 통상적으로는 실질적으로 불가능한 공정이나 본 발명으로 매우 원활히 진행할 수 있다. 이하 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 공정제어 방식을 좀더 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 5는 공정제어모듈에 의한 고압 및 진공공정의 변경동작을 순차적으로 도시한 도면이고, 도 6은 진공공정시 음압공정모듈의 동작을 도시한 도면이다.

먼저 고압공정시 챔버장치(1)는, 도 3과 같이 고압공정모듈(20)을 가동하여 공정가스(A)를 공정챔버(10) 내부로 주입한다. 공정제어모듈(50)에 의해 가스공급부(210)가 가동되고 가스공급부(210)로부터 고압 공정가스(A)가 압력조절관(201)을 통해 공정챔버(10)로 주입된다. 이에 따라 공정챔버(10) 내부는 공정가스(A)로 채워져 대기압보다 높은 고압상태(제1상태)가 된다.

제1상태는 대기압보다 높은 상태로서 압력은 적정범위로 조정될 수 있다. 공정가스(A)의 압력을 제어하여 원하는 만큼 챔버 내부 압력을 증가시킬 수 있다. 제1상태의 압력은 고압공정의 종류에 따라 달라질 수 있다.

이와 같이 공정가스(A)가 주입되는 동안 공정제어모듈(50)은 아이솔레이션 밸브(302)를 닫아 분지관(301)을 폐쇄상태로 유지한다. 따라서 음압공정모듈(30) 또는 음압공정모듈(30) 내 유체흡입기는 고압공정모듈(20)과 격리된 상태로 유지된다. 또한 배기모듈(40) 역시 배기관(401)을 통한 압력누출이 없도록 폐쇄상태로 유지된다.

고압공정에서 진공공정으로 전환하기 위해, 우선적으로 도 4와 같이 배기관(401)으로 유체(B)를 배기한다. 유체(B)는 공정챔버(10) 내부의 것으로 고압공정 동안 밀폐된 공정챔버(10) 내부에 있던 유체 모두를 의미한다. 유체(B)는 공정가스(A)외에 고압공정 중에 챔버 내에서 발생한 물질 등도 혼합된 것일 수 있다.

공정제어모듈(50)은 배기모듈(40)을 제어하여 배기관(401)을 개방하고 유체(B)를 배기모듈(40)을 통해 배출시킨다. 이러한 과정은 공정챔버(10) 내부가 대기압과 동일한 압력이 될 때까지 진행된다.

이후, 도 5와 같이, 음압공정모듈(30)로 공정챔버(10) 내 남은 유체(B)를 흡입하여 공정챔버(10) 내부를 대기압보다 낮은 진공상태(제2상태)로 변환시킨다. 공정제어모듈(50)은 배기모듈(40)을 제어하여 배기관(401)을 폐쇄하고, 아이솔레이션 밸브(302)를 열어 분지관(301)을 개방하고, 음압공정모듈(30)을 가동하여 유체(B)를 흡입한다.

즉 공정제어모듈(50)은 제1상태(고압상태)에서, 아이솔레이션 밸브(302)가 닫힌 채로 가스공급부(210)의 동작을 중지하고 배기모듈(40)을 가동시켜, 공정챔버(10) 내부를 대기압까지 낮춘 후에, 아이솔레이션 밸브(302)를 열고 음압공정모듈(30)을 가동한다. 이러한 방식으로 보다 안전하게 공정챔버(10) 내부를 제2상태(진공상태)로 변환시킬 수 있다.

제2상태는 통상 알려진 고진공상태와, 초고진공상태를 모두 포함한다. 본 실시예에서는 전술한 바와 같이 서로 다른 압력에서 동작하는 2개의 유체흡입기를 이용하여 초고진공 상태까지 도달시킬 수 있다.

음압공정모듈(30)은, 공정챔버(10)를 초고진공상태로 형성하기 위해 다시 단계적으로 작동할 수 있다. 예를 들어 도 6의 (a)와 같이, 분지관(301)의 말단에 연결된 제1유체흡입기(311)를 먼저 작동시켜 대기압 하 일정 정도까지 압력을 낮출 수 있다. 이러한 경우 바이패스관(314)을 열어 제2유체흡입기(312)를 우회하는 유로를 형성해줄 수도 있다.

이후 적절한 진공상태(제2유체흡입기 작동이 가능한 진공도)까지 감압되면, 음압공정모듈(30)은 제2유체흡입기(312)를 작동시켜 공정챔버(10) 내부를 초고진공상태로 전환시킨다. 제2유체흡입기(312)는 진공상태에서 분자입자에 작용하는 터보분자펌프이므로, 공정챔버(10) 내부를 보다 순수한 진공상태에 근접하게 형성한다. 이와 같은 변환시퀀스를 통해 공정챔버(10) 내부를 고압상태인 제1상태에서 고진공 및 초고진공상태를 포함하는 제2상태까지 신속하게 변환시킬 수 있다.

상기와 같은 공정을 역으로 진행하면 공정챔버(10) 내부를 제2상태에서 다시 제1상태로 역으로 변환시킬 수 있다. 음압공정모듈(30)의 동작을 중지하고, 고압공정모듈(20)을 가동하여 공정챔버(10)를 대기압으로 형성하고, 아이솔레이션 밸브(302)를 닫아 고압공정모듈(20)과 음압공정모듈(30)을 서로 격리시킨 후 공정가스를 주입하여 챔버 내부를 고압상태로 전환할 수 있다.

공정제어모듈(50)은 이러한 변환시퀀스를 단일공정 중에도 한번 이상 진행할 수 있다. 즉 공정챔버(10) 내부를 대기압보다 높은 제1상태와, 대기압보다 낮은 제2상태 사이에서 변환하는 시퀀스를 일회 또는 수회 반복하여 서로 다른 압력조건의 변경이 필요한 혼합공정 등을 진행하는 것도 얼마든지 가능하다. 이와 같이 본 발명을 이용하여 고압에서 진공까지 확장된 압력범위 내에서 필요한 공정을 진행할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 챔버장치 10: 공정챔버
20: 고압공정모듈 30: 음압공정모듈
40: 배기모듈 50: 공정제어모듈
201: 압력조절관 210: 가스공급부
301: 분지관 302: 아이솔레이션 밸브
311: 제1유체흡입기 312: 제2유체흡입기
313: 자동압력조절기 314: 바이패스관
314a: 바이패스밸브 315: 압력게이지
401:배기관

Claims

내부챔버와 외부챔버를 포함하는 이중챔버로 형성된 공정챔버(10);
일단부가 상기 공정챔버(10)에 연결된 압력조절관(201)과, 상기 압력조절관(201)의 타단부에서 상기 압력조절관(201)을 통해 상기 공정챔버(10)로 공정가스를 주입하여, 상기 공정챔버(10) 내부를 대기압보다 높게 형성하는 적어도 하나의 가스공급부(210)가 포함된 고압공정모듈(20);
상기 압력조절관(201)에서 분지된 분지관(301);
상기 분지관(301)에 연결되어 상기 압력조절관(201)과 연통되며, 상기 압력조절관(201)을 통해 상기 공정챔버(10) 내 유체를 상기 공정가스 주입방향과 역방향으로 흡입하여, 상기 공정챔버(10) 내부를 대기압보다 낮게 조절하는 적어도 하나의 유체흡입기를 포함하는 음압공정모듈(30);
상기 유체흡입기 전단의 상기 분지관(301)을 개폐하여 상기 공정가스 주입시 상기 고압공정모듈(20)로부터, 상기 유체흡입기를 격리시키는 아이솔레이션 밸브(302);
상기 공정챔버(10)의 일 측에 연결된 배기관(401) 및 상기 배기관(401)에 배치되어 상기 공정챔버(10)내 유체를 상기 배기관(401)으로 배기 시켜 상기 공정챔버(10) 내부를 대기압까지 낮추는 배기모듈(40); 및
상기 고압공정모듈(20), 상기 음압공정모듈(30), 상기 아이솔레이션 밸브(302), 및 상기 배기모듈(40)을 제어하여 상기 공정챔버(10) 내부를 대기압보다 높은 제1상태와 대기압보다 낮은 제2상태 사이에서 변동시키는 공정제어모듈(50)를 포함하고,
상기 음압공정모듈(30)은,
상기 분지관(301)의 말단에 배치된 제1유체흡입기(311)와, 상기 분지관(301)의 상기 제1유체흡입기(311) 전단에 배치된 제2유체흡입기(312)와, 상기 분지관(301) 상에 배치되어 설정된 값으로 관내 압력을 제어하는 자동압력조절기(313) 그리고 양단이 상기 제2유체흡입기(312)를 우회하여 상기 분지관(301)과 연결되며 개폐가 가능한 바이패스관(314)을 포함하고,
상기 제1유체흡입기(311)는 드라이펌프(dry pump)가 되고,
상기 제2유체흡입기(312)는 터보분자펌프(turbo molecular pump)가 되어 상기 제1유체흡입기(311)보다 더 저압에서 동작하고,
상기 공정제어모듈(50)은,
상기 음압공정모듈(30)의 동작을 중지하고, 상기 고압공정모듈(20)을 가동하여 공정챔버(10)를 대기압으로 형성하고, 아이솔레이션 밸브(302)를 닫은 후, 챔버 내부에 공정가스를 주입하여 상기 제2상태에서 제1상태로 변환시키고,
상기 제1상태에서, 상기 아이솔레이션 밸브(302)가 닫힌 채로 상기 가스공급부(210)의 동작을 중지하고 상기 배기모듈(40)을 가동시켜 상기 공정챔버(10) 내부를 대기압까지 낮춘 후 상기 아이솔레이션 밸브(302)를 열고 상기 음압공정모듈(30)을 가동하여 상기 공정챔버(10) 내부를 상기 제2상태로 변환시키며, 단일공정 중에 상기 공정챔버(10) 내부를 상기 제1상태에서 상기 제2상태로 변환하는 변환시퀀스를 적어도 한번 진행하도록 제어하고,
상기 음압공정모듈(30)은, 제2유체흡입기(312)를 작동시켜 공정챔버(10) 내부를 10^-6Torr 이하의 초고진공상태로 전환시키는, 고압 및 진공공정 병행 챔버장치
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