KR20040001428A - 히트 챔버 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 공정 진행 중 냉각제 펌프가 정지되는 경우, 관로 내의 냉각제를 자동적으로 냉각제 저장조로 소거함으로서 냉각제의 과열 팽창에 따른 관로의 파열을 방지함과 동시에 챔버의 과열을 방지해줄 수 있는 히트 챔버 냉각장치에 관한 것으로,

본 발명에 따른 히트 챔버 냉각장치는, 냉각제 펌프와 열교환 파이프 사이의 냉각제 순환관로에는 냉각제가 펌핑 방향으로만 흐르도록 하는 제1 체크밸브가 설치되며, 제1 체크밸브와 열교환 파이프 사이의 냉각제 순환관로에는 냉각제 소거용 가스 공급관로가 분기되어 설치되어 있으며, 냉각제 소거용 가스 공급관로에는, 펌프에 공급되는 냉각제의 압력에 의해 폐쇄 상태를 유지하며 냉각제의 압력이 저하되는 경우 냉각제 소거용 가스의 압력에 의해 개방되는 제2 체크밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 바,

냉각제 펌프가 정지하여 관로내 냉각제의 압력이 저하되는 경우, 냉각제 소거용 가스의 압력에 의해 제2 체크 밸브가 개방되며, 따라서 냉각제 소거용 가스가 냉각 장치의 관로내로 유입되어 열교환 파이프 내부에 정체되어 있는 냉각제를 냉각제 저장조 측으로 밀어냄으로서 냉각제가 과열 팽창되는 것을 방지함과 동시에 히트 챔버의 냉각작용을 수행하게 된다.

Description

히트 챔버 냉각장치{Cooling Apparatus for Heat Chamber}

본 발명은 히트 챔버 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 공정 진행 중 냉각제 펌프가 정지되는 경우, 관로 내의 냉각제를 자동적으로 냉각제 저장조로 소거함으로서 냉각제의 과열 팽창에 따른 관로의 파열을 방지함과 동시에 챔버의 과열을 방지해줄 수 있는 히트 챔버 냉각장치에 관한 것이다.

반도체 제조에 이용되는 화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition) 공정은, 기체 상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 반도체 기판위에 박막층이나 에피층을 형성하는 것으로, 외부로부터 반응 챔버 내부로 각종 가스를 주입하여 화학 반응을 일으킴으로서 이루어 진다.

화학기상증착 챔버는 벽의 온도에 따라 열벽(hot wall) 챔버와 냉벽(cold wall) 챔버로 구분되는 바, 열벽을 가진 챔버는 기판 표면의 온도와 벽의 온도가 거의 같은 데 반하여, 냉벽을 가진 챔버는 벽의 온도가 기판의 온도보다 훨씬 낮게 유지되는 것으로, 열판에 의해 챔버 내부를 가열하여 가스를 열적으로 활성화시킴과 동시에 열교환 파이프를 설치 냉각제를 순환시킴으로서 벽의 온도를 챔버 내부에 대해 상대적으로 저온으로 유지하게 된다.

챔버의 냉각장치는 냉각제 저장조, 냉각제 펌프, 히트 챔버에 배치되는 열교환 파이프 및 냉각제 저장조, 냉각제 펌프, 열교환 파이프 각각을 상호 연결하는 냉각제 순환관로로 구성되어, 열교환 파이프 내부를 통과하는 냉각제에 의해 챔버 내부의 열을 흡수함으로서 챔버 벽의 온도 상승을 방지하게 된다.

냉각제에 흡수된 열은 챔버 외부에서 냉각수와 열교환되어 방출된다.

그런데, 히트 챔버 내에서 공정이 진행되고 있는 도중에, 정전이나 기타 이유로 냉각제 펌프가 작동되지 않아 냉각제의 순환이 정지되는 경우, 약 500℃에서 1200℃에 이르는 챔버 내부의 고온열에 의해 열교환 파이프 내부에 정체되어 있는 냉각제가 급속히 팽창하여 관로가 파열되는 경우가 종종 있었으며, 이 경우 공정이진행되고 있는 반도체 기판이나 공정용 기체가 모두 손상됨은 물론, 장비의 보수에 많은 시간과 인력 및 비용이 소요된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 히트 챔버 냉각장치의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공정 진행 중 냉각제 펌프가 정지되는 경우, 관로 내의 냉각제를 자동적으로 냉각제 저장조로 소거함으로서 관로의 파열을 방지함과 동시에 챔버의 과열을 방지해줄 수 있는 히트 펌프 냉각장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 히트 펌프 냉각장치의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 히트 챔버2 : 냉각제 저장조

4 : 제1 체크밸브5 : 열교환 파이프

7 : 제2 체크밸브

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 히트 챔버 냉각장치는, 냉각제 저장조, 냉각제 펌프, 히트 챔버와 열교환하도록 배치되는 열교환 파이프 및 상기 냉각제 저장조, 냉각제 펌프, 열교환 파이프 각각을 상호 연결하는 냉각제 순환관로를 구비하여, 냉각제 저장조에 수용되어 있는 냉각제을 냉각제 펌프에 의해 순환시킴으로서 히트 챔버를 냉각시키는 히트 챔버 냉각장치에 있어서, 상기 냉각제 펌프와 상기 열교환 파이프 사이의 냉각제 순환관로에는 냉각제가 펌핑 방향으로만 흐르도록 하는 제1 체크밸브가 설치되며, 상기 제1 체크밸브와 상기 열교환 파이프 사이의 냉각제 순환관로에는 냉각제 소거용 가스 공급관로가 분기되어 설치되어 있으며, 상기 냉각제 소거용 가스 공급관로에는, 펌프에 공급되는 냉각제의 압력에 의해 폐쇄 상태를 유지하며, 냉각제의 압력이 저하되는 경우 냉각제 소거용 가스의 압력에 의해 개방되는 제2 체크밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 바,

냉각제 펌프가 정지하여 관로내 냉각제의 압력이 저하되는 경우, 냉각제 소거용 가스의 압력에 의해 제2 체크 밸브가 개방되며, 따라서 냉각제 소거용 가스가 냉각 장치의 관로내로 유입되어 열교환 파이프 내부에 정체되어 있는 냉각제를 냉각제 저장조 측으로 밀어냄으로서 냉각제가 과열 팽창되는 것을 방지함과 동시에 히트 챔버의 냉각작용을 수행하게 된다.

상기 냉각제 소거용 가스로는 압축 공기나 질소가 사용될 수 있으며, 냉각제 소거용 가스 공급원으로는 반도체 공정용 가스 공급관이나 가스가 소정 압력으로 채워져 있는 백업 봄베가 사용될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 히트 챔버 냉각장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 찹조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 히트 챔버 냉각장치의 전체 구성도를 나타내는 것으로, 본 발명에 따른 히트 챔버 냉각장치가 반도체 제조용 화학기상증착 챔버에 적용된 실시예를 나타낸다.

화학기상증착 챔버(1)의 내부는 열판(도시 안함)에 의해 500℃ 내지 1200℃의 온도로 가열되어 주입되는 가스를 활성화 시키게 되며, 그 벽면에는 냉각제가 순환되는 열교환 파이프(5)가 설치되어 있어 벽면을 냉각하게 된다.

냉각제 저장조(2)에 수용되어 있는 냉각제는 펌프(3)에 의해 펌핑되어 열교환 파이프(5)를 거치면서 열교환하여 챔버(1)의 벽면을 냉각시킨 후 냉각제 저장조(2)로 복귀되며, 복귀 중 냉각수 파이프(9)와 열교환하며 챔버로부터 흡수한 열을 방출하게 된다.

냉각제 펌프(3)와 열교환 파이프(5) 사이의 냉각제 순환관로에는 냉각제가펌핑 방향으로만 흐를 수 있도록 제1 체크밸브(4)가 설치되어 있으며, 제1 체크밸브(4)와 열교환 파이프(5) 사이의 관로에는 냉각제 소거용 가스 공급관로(8)가 분기되어 설치되어 있다.

냉각제 소거용 가스 공급관로(8)는 공정용 질소 공급 관로에 연결되거나 본 실시예와 같이 소정 압력의 질소 또는 압축공기가 수용되어 있는 백업 봄베(6; back up bombe)에 연결되어 있으며, 냉각제 소거용 가스 공급관로(8)에는 밸브(6a) 및 제2 체크밸브(7)가 설치되어 있다.

밸브(6a)는 백업 봄베를 개방 또는 폐쇄시키는 역할을 하는 것으로, 냉각제 펌프(3)을 작동시킨 직후 개방하고, 냉각제 펌프 정지시키기 직전에 폐쇄시킨다.

제2 체크 밸브(7)는 냉각제 소거용 가스를 펌프의 작동 상태, 다시 말해 냉각제의 압력에 따라 자동적으로 단속하는 기능을 하는 것으로, 펌프(3)가 정상적으로 작동하는 경우, 즉 펌프의 운동량이 냉각제에 작용하여 냉각제 공급관로 내부의 냉각제 압력이 백업 봄베(6) 내부에 수용되어 있는 기체의 압력보다 높은 경우 폐쇄 상태를 유지하여 냉각제가 백업 봄베측으로 유입되지 않도록 하며, 펌프(3)가 정전이나 기타 사고로 정지되는 경우, 즉, 냉각제의 압력이 저하되는 경우, 백업 봄베(6) 내부의 가스 압력에 의해 개방되어 가스가 방출되도록 한다.

제 2 체크밸브(7)를 통과하여 방출되는 냉각제 소거용 가스는, 제1 체크밸브(4)에 의해 펌프(3)측으로는 흐르지 못하며, 도면에 굵은 실선으로 도시되어 있는 바와 같이, 열교환 파이프(5)측으로만 흘러, 열교환 파이프(5) 내부에 정체되어 있는 냉각제를 저장조(2)측으로 밀어낸 후 벤트 포트(2a)를 통해 배출됨으로서 챔버에서 냉각제가 가열되는 것을 방지함과 동시에 챔버 벽의 냉각 작용을 수행하게 된다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 히트 챔버 냉각장치에 의하면, 냉각제 펌프에 문제가 생겨 그 작동이 정지되는 경우, 자동적으로 냉각제 소거용 가스를 열교환 파이프 측으로 공급하여 정체되어 있는 냉각제를 저장조로 소거해 줌으로서, 냉각제의 과열에 의한 관로의 파열이나 공정의 손실을 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 히트 챔버 냉각장치는, 펌프의 작동 정지에 따른 냉각제의 압력 저하에 따라 체크 밸브를 통해 냉각제 소거용 가스의 유로가 자동적으로 개방되는 것으로, 전원을 필요로 하는 솔레노이드 밸브나 제어 회로 등을 사용할 필요가 없으므로, 전원의 상태에 관계없이 신뢰성 있게 동작하게 된다.

Claims (5)

1. 냉각제 저장조, 냉각제 펌프, 히트 챔버와 열교환하도록 배치되는 열교환 파이프 및 상기 저장조, 냉각제 펌프, 열교환 파이프 각각을 상호 연결하는 냉각제 순환관로를 구비하여, 냉각제 저장조에 수용되어 있는 냉각제을 냉각제 펌프에 의해 순환시킴으로서 히트 챔버를 냉각시키는 히트 챔버 냉각장치에 있어서,

   상기 냉각제 펌프와 상기 열교환 파이프 사이의 냉각제 순환관로에는 냉각제가 펌핑 방향으로만 흐르도록 하는 제1 체크밸브가 설치되며,

   상기 제1 체크밸브와 상기 열교환 파이프 사이의 냉각제 순환관로에는 냉각제 소거용 가스 공급관로가 분기되어 설치되어 있으며,

   상기 냉각제 소거용 가스 공급관로에는, 펌프에 공급되는 냉각제의 압력에 의해 폐쇄 상태를 유지하며, 냉각제의 압력이 저하되는 경우 냉각제 소거용 가스의 압력에 의해 개방되는 제2 체크밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 히트 챔버 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각제 소거용 가스는 질소인 것을 특징으로 히트 챔버 냉각장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각제 소거용 가스는 압축 공기인 것을 특징으로 하는 히트 챔버 냉각 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각제 소거용 가스 공급관로는 백업 봄베에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 히트 챔버 냉각 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각제 소거용 가스 공급관로는 반도체 공정용 가스 공급 관로에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 히트 챔버 냉각 장치.