KR20110086052A - 처리 시스템들로부터 열을 회수하기 위한 방법들 및 장치 - Google Patents

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KR20110086052A
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KR1020117011123A
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안드레아스 노이버
다니엘 오. 클락
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

처분된 배출물들로부터 열을 회수하기 위한 방법들 및 장치가 본 명세서에서 개시된다. 몇몇 실시예들에서, 장치는 기체 또는 액체 처리들을 위하여 구성된 제1 처리 챔버; 액체 처리들을 위하여 구성된 제2 처리 챔버; 압축기 및 제1 열 교환기를 포함하는 열 펌프를 포함하고, 상기 압축기는 상기 제1 처리 챔버로부터 배출된 제1 배출물을 사용하도록 구성되고 그리고 상기 제1 열 교환기는 서로 열을 전달하도록 구성된 제1 측면 및 제2 측면을 포함하고, 상기 제1 측면은 이를 통해 액체 시약을 유동시키도록 그리고 상기 제2 처리 챔버 내부로 유동시키도록 구성되고, 그리고 상기 제2 측면은 이를 통해 상기 제1 처리 챔버로부터의 상기 압축된 제1 배출물을 유동시키도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 가열기는 상기 제2 처리 챔버에 진입하기 전에 상기 액체 시약을 더 가열하기 위해 상기 열 펌프와 상기 제2 처리 챔버 사이에 배치될 수 있다.

Description

처리 시스템들로부터 열을 회수하기 위한 방법들 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR RECOVERING HEAT FROM PROCESSING SYSTEMS}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체, 평판, 광기전력 또는 다른 실리콘 및 박막 처리 챔버들 및 장비에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 이러한 처리 시스템들로부터 열을 회수하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.
반도체, 평판, 광기전력 및 다른 실리콘 또는 박막 처리 시스템들에서, 많은 처리들은 처리 시스템에서의 사용에 앞서 액체 또는 기체 시약들을 예열하는 것을 필요로 한다. 시약들은 사용에 앞서 즉시, 가열기(가열기를 사용하는 것과 같은) 또는 유사한 가열 장치를 사용하여 종종 가열된다. 처리 후에, 처리 시스템으로부터 처분된 배출물들(예, 사용된 또는 "더러운" 물 또는 화학물질들, 기체 배기물 등)은 배출물의 처리 및/또는 처분을 위해 일반적으로 폐처리 시스템으로 향한다. 이러한 배출물들은 이들이 차가운 매체를 이용하여 처분되거나 희석되기 전에 또는 대기로 열을 방산할 수 있기 전에 자주 냉각될 필요가 있고, 그렇게 되면 종종 제거될 필요도 있다.
시약들의 예열이 상당한 양의 에너지를 필요로 할 때, 제조 단가들을 증가시킬 수 있으며, 본 발명은 이러한 제조 단가들의 감소를 용이하게 하기 위해 처분된 배출물들로부터 열을 회수하기 위한 방법들 및 장치에 관한 것이다.
처분된 배출물들로부터 열을 회수하기 위한 방법들 및 장치가 본 명세서에서 개시된다. 몇몇 실시예들에서, 장치는 액체(liquid) 처리들을 위하여 구성된 처리 챔버; 서로 열을 전달하도록 구성된 제1 측면(side) 및 제2 측면을 포함하는 제1 열 교환기 ―상기 제1 측면은 이를 통해 액체 시약을 상기 처리 챔버 내부로 유동시키기 위해 구성되고, 그리고 상기 제2 측면은 이를 통해 상기 처리 챔버로부터의 배출물을 유동시키기 위해 구성됨―; 및 상기 처리 챔버로 진입하기에 앞서 상기 액체 시약을 가열하기 위해 상기 제1 열 교환기의 상기 제1 측면과 일렬로 배치되는 가열기를 포함하는, 기판 처리 시스템을 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 기판 처리 시스템은 폐열이 내부에 저장된 제1 폐유체를 제공하기 위한 폐열원; 시약원(reagent source)이 결합되며 제1 처리 챔버의 내부 용적으로 시약을 제공하도록 구성된 상기 제1 처리 챔버; 및 상기 폐열원과 상기 시약을 상기 처리 챔버의 상기 내부 용적 내부로 유동시키는 유입 시약 라인 사이에 결합하는 열 펌프 ―상기 열 펌프는 상기 폐열원으로부터의 열을 상기 유입 시약 라인 내의 상기 시약으로 전달하도록 구성됨―를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 열 펌프는 압축기 및 제1 열 교환기를 포함할 수 있고, 상기 압축기는 상기 열 교환기의 제1 측면을 통해 유동하는 제1 폐유체에 앞서 그리고 상기 제1 폐 유체를 압축하기 위해 폐열원 및 상기 열 교환기의 상기 제1 측면과 일렬로 결합하고, 상기 제1 열 교환기의 제2 측면은 이를 통해 상기 시약을 유동시키도록 구성된다.
몇몇 실시예들에서, 상기 시스템은 상기 제1 처리 챔버에 진입하기에 앞서 상기 시약을 가열하기 위해 상기 제1 열 교환기의 상기 제2 측면과 일렬로 배치된 가열기를 더 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 상기 폐열원은 액체 또는 기체 처리들을 위하여 구성된 처리 챔버로부터의 배출물, 압축 공기 시스템, 공기 분리 압축기, 경감 디바이스로부터의 액체 냉각제 또는 기체 배기물, 또는 전기적 장비 및/또는 기계적 장비로부터의 액체 냉각제 또는 열풍(hot air) 등 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제1 처리 챔버는 액체 처리들을 위하여 구성되고, 상기 폐열원은 제2 처리 챔버를 포함하며, 상기 제2 처리 챔버는 기체 처리들을 위하여 구성되고 그리고 상기 제2 처리 챔버로부터의 기체 배기물로서의 상기 제1 폐열을 제공한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 시스템은 서로 열을 전달하도록 구성된 제1 측면 및 제2 측면을 포함하는 제2 열 교환기를 더 포함하고, 상기 제2 열 교환기의 상기 제1 측면은 이를 통해 상기 시약을 상기 제1 처리 챔버 내부로 유동시키도록 구성되고, 그리고 상기 제2 열 교환기의 상기 제2 측면은 이를 통해 상기 제1 처리 챔버로부터 배출된 제2 폐유체를 유동시키도록 구성된다.
본 발명의 일 양상에서, 처분된 배출물들로부터 열을 회수하기 위한 방법들이 개시된다. 몇몇 실시예들에서, 기판을 처리하기 위한 방법은 상기 처리 시스템 내부로 액체 시약을 유동시키기 위한 제1 측면 및 처리 챔버로부터 배출된 배출물을 유동시키기 위한 제2 측면을 포함하는 열 교환기에 결합한 액체 처리들을 위하여 구성된 상기 처리 챔버를 제공하는 단계 ―중간 저장소로부터 직접적으로 또는 펌핑됨; 상기 열 교환기의 상기 제2 측면을 통해 유동하는 상기 배출물로부터 상기 열 교환기의 상기 제1 측면을 통해 유동하는 상기 시약으로 열을 전달하는 것에 의해 상기 액체 시약을 예열하는 단계; 및 상기 열 교환기와 상기 처리 챔버 사이에 배치된 가열기를 사용하여 요구된 온도까지 상기 예열된 액체 시약을 가열하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 기판을 처리하기 위한 방법은 액체 시약을 예열하기 위해 열 교환기의 제1 측면을 통해 상기 액체 시약을 유동시키는는 단계; 가열기를 사용하여 요구된 온도까지 상기 예열된 액체 시약을 가열하는 단계; 액체 처리들을 위하여 구성된 처리 챔버로 상기 가열된 액체 시약을 유동시키는 단계; 상기 열 교환기의 상기 제1 측면을 통해 유동하는 상기 액체 시약을 예열하기 위해 상기 챔버로부터의 처리 배출물(중간 저장소로부터 직접적으로 또는 펌핑된)을 상기 열 교환기의 제2 측면을 통해 유동시키는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 기판을 처리하기 위한 방법은 폐열원으로부터 시약으로 열을 전달하는 것에 의해 상기 시약을 가열하기 위해 상기 폐열원과 결합하는 열 펌프를 통해 상기 시약을 유동시키는 단계; 및 상기 기판을 처리하기 위해 처리 챔버로 상기 가열된 시약을 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 기판을 처리하기 위한 방법은 제1 열 교환기의 제2 측면을 통해 유동하는 압축된 폐열 유체로부터 열을 전달하는 것에 의해 시약을 예열하기 위해 상기 제1 열 교환기의 제1 측면을 통해 상기 시약을 유동시키는 단계; 및 상기 기판을 처리하기 위해 처리 챔버로 상기 가열된 시약을 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 폐열원 또는 상기 폐열 유체는 액체 폐유체, 기체 처리들을 위하여 구성된 처리 챔버로부터의 배기물 또는 액체 냉각제, 압축 공기 시스템, 공기 분리 압축기, 경감 디바이스로부터의 기체 배기물 또는 액체 냉각제, 전기적 및/또는 기계적 장비로부터의 열풍 또는 액체 냉각제 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다른 그리고 잇따른 실시예들이 아래 상세한 설명에서 설명된다.
본 발명의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 상기 간략히 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있고, 상기 실시예들 중 일부는 첨부된 도면들에 도시된다. 그러나, 본 발명은 다른 동일한 효과가 있는 실시예를 수용할 수 있기 때문에, 첨부된 도면들은 본 발명의 오직 일반적인 실시예들을 도시하는 것이고 따라서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 여겨지면 안 되는 것에 주의해야 한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 개략적인 처리 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 반도체 처리 시스템을 도시한다.
도 3 내지 도 3a는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 반도체 처리 시스템을 도시한다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 반도체 처리 시스템을 도시한다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 반도체 처리 시스템을 도시한다.
도 5a는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 열 회수 장치를 도시한다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 처분된 배출물로부터 열을 회수하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 처분된 배출물로부터 열을 회수하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 처분된 배출물로부터 열을 회수하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
이해를 용이하게 하도록, 가능한 곳에는, 도면들에 공통적인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 스케일링될 수 없고 설명의 목적들을 위하여 단순화될 수 있다.
처리 시스템들 내의 처분된 배출물들로부터 열을 회수하고 사용하기 위한 방법들 및 장치가 본 명세서에 개시된다. 본 발명의 방법들 및 장치는 동일 및/또는 다른 처리 시스템들 내의 사용 전에 유체들을 예열하기 위해 처리 시스템(예를 들어, 처리 시스템의 다른 컴포넌트들에 의해 생성되는 폐열뿐만 아니라 처리 챔버들로부터 처분된 배출물)으로부터 폐열을 사용하는 것에 의해 기판 처리 시스템들(예를 들어, 반도체, 평판, 광기전력 또는 다른 실리콘 및 박막 처리 시스템들) 내의 감소된 에너지 소비를 용이하게 한다. 처분된 배출물 내의 열의 감소는 경감 또는 다른 처분 수단들에 의한 것과 같은 처분된 배출물들의 그 후의 처리를 위하여 더 유리하다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 개략적인 처리 시스템을 도시한다. 처리 시스템(1)은 가열된 투입물(기체 또는 액체)을 요구하는 처리를 실행시킬 수 있다. 도 1의 예에서, 차가운 초순수(UPW; ultrapure water)와 같은 투입물 (2)이 처리 챔버(3)로 제공되고 있다. 처리 시스템은 다수의 폐열원들(4, 5, 6)을 더 포함한다. 폐열원들은 아래에 더 상세히 설명된 것처럼, 처리 장비, 경감 장비, 공기 처리 장비 등일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 폐열원(예, 폐열원(4))은 처리 챔버(3) 및 처리 챔버(4)를 연결하는 점선에 의해 도시되는 것처럼 처리 챔버(3) 자체로부터 처분된 배출물들일 수 있다. 처리 시스템(1)은 배출 시스템(10) 에서의 처분 전에 폐열원들(5, 6)로부터 투입물을 가열하도록 처리 챔버(3)로 열을 전달하기 위해 하나 이상의 열 펌프들(7)을 포함한다. 호환 가능하다면, 폐열원들(5, 6)은 집합될 수 있고 동일한 열 펌프(도시된 것처럼)를 통해 움직이게(run) 될 수 있다. 대안적으로, 호환 불가능한 폐열은 분리된 열 펌프 시스템(미도시)을 통해 움직일(run) 수 있다. 임의적으로, 예열기(열 교환기(8)와 같은)는 배출 시스템(11) 내에서의 처분 전에 열 펌프(7)와 투입물(2)에 대해 호환 불가능한 배기물/배출물로부터 처리 챔버(3)로 열을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 배출 시스템들(10 및 11)은 동일한 배출 시스템이다. 또한 임의적으로, 가열기(9)는 필요하다면, 처리를 위하여 요구되는 온도까지 투입물(2)을 더 가열하기 위해 제공될 수 있다. 이 시스템의 많은 변형들이 아래에서 논의된다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 기판 처리 시스템(100)을 도시한다. 반도체 처리 시스템(100)은 습식 처리(예, 습식 벤치 처리들)를 수행하도록 구성된 처리 챔버(102)를 포함할 수 있다. 처리 챔버(102)는 가열을 필요로 하는 유입되는 액체 시약들 및 열을 회수할 수 있는 처분된 배출물들을 포함하는 액체 처리들을 위하여 구성된 임의의 적절한 처리 챔버일 수 있다. 적절한 처리 챔버들은 임의의 단일 기판 또는 뱃치 세정 시스템(예를 들어, 예열 또는 후-스트립(post-strip) 습식 세정들 등과 같은 습식 화학 식각 또는 세정)을 포함할 수 있다. 예시적 처리 챔버들은 캘리포니아, 산타 클라라의 어플라이드 머티어리얼스 잉크에서 사용 가능한 OASIS STRIPTM 또는 OASIS CLEANTM 챔버들을 포함할 수 있다.
도 2 에 도시된 것처럼, 처리 챔버(102)는 기판(114)을 고정하기 위한 기판 지지대(112)를 포함할 수 있다. 기판(114)은 결정질 실리콘(예, Si<100> 또는 Si<111>), 실리콘 산화물, 스트레인드 실리콘, 도핑된 또는 비도핑된 폴리실리콘, 도핑된 또는 비도핑된 실리콘 웨이퍼들, 패터닝된 또는 비패터닝된 웨이퍼들, SOI(silicon on insulator), 탄소 도핑된 실리콘 산화물들, 실리콘 질화물, 도핑된 실리콘, 게르마늄, 갈륨 비소, 유리, 사파이어, 디스플레이 기판(LCD(liquid crystal display), 플라즈마 디스플레이, EL(electro luminescence) 램프 디스플레이 등), 태양 전지 어레이 기판, LED(light emitting diode) 기판 등과 같은 처리될 임의의 적절한 물질일 수 있다. 기판(114)은 직사각형 또는 정사각형 패널들뿐만 아니라, 200 mm 또는 300 mm 직경 웨이퍼들과 같은 다양한 치수들을 가질 수 있다. 기판(114)의 전면 표면은 친수성이거나, 소수성이거나, 또는 이들의 조합일 수 있다. 전면 표면은 패터닝될 수 있고, 상부에 배치된 포토마스크와 같은 하나 이상의 패터닝된 층들을 포함할 수 있다.
기판(114)은 기판 지지대(112)의 표면 상에 형성된 리세스(116)에 배치될 수 있다. 리세스(116)는 예를 들어, 시약들의 욕조 안에 기판(114)을 담그기 위해 사용될 수 있다. 시약들은 기판(114) 위에 배치된 노즐(118)에 의해 공급될 수 있다. 리세스(116)는 기판 지지대의 표면 내에 형성된 함몰(depression)에 제한될 필요가 없다. 이처럼, 리세스(116)는 예를 들어, 기판의 주변에서 기판(114)을 지지하도록 구성된 에지 링 또는 브래킷(미도시)에 의해 형성될 수 있고, 기판(114)은 리세스의 베이스(base)를 형성한다. 기판 지지대는 기판(114)의 후면 아래 약 3 밀리미터(mm)에 배치된 판(미도시)을 더 포함할 수 있다. 판은 초음파 주파수 범위 내 또는 약 800 내지 약 2000 kHz 사이의 음향을 발생할 수 있는 트랜스듀서들(미도시)을 포함할 수 있다.
유체 공급 포트(미도시)는 처리 중에 액체를 이용하여 기판(114)의 후면과 판 사이의 약 3 mm 틈(미도시)을 채우도록 유체를 공급하기 위해 판을 통하여 그리고 기판 지지대(112) 내에 배치될 수 있다. 액체는, 기판(114)에 초음파 에너지를 전달하기 위한 캐리어(예를 들어, 세정 처리 중의 교반(agitation)을 제공하는 수단으로서, 또는 웨이퍼를 가열하기 위한 벙법으로서)로서 움직인다. 기판 지지대(112)는, 예를 들어, 기판(114)의 전면 표면을 가로질러 일정하게 시약을 제재할 수 있게(controllably) 뿌리도록 사용될 수 있는 리프트/회전 메커니즘(미도시)을 더 포함할 수 있다. 처리 챔버(102)의 상부는 기판(114)의 표면 위로(onto) 그리고 처리 챔버 내부로 유동하는 공기를 세정하기 위해 필터(미도시)를 포함할 수 있다.
노즐(118)은 처리 챔버(102)의 벽에서 유입 유체 라인(104)에 결합할 수 있다. 노즐은 기판(114)의 가스, 증기 또는 액체의 흐름을 전면 표면 위로(onto)향하게 하도록 위치될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 노즐(118)은 리세스(116)를 채우기 위해 시약을 분배할 수 있으므로, 시약에 기판(114)의 전면 표면을 담글 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 노즐은 기판(112)의 전면 표면을 가로질러 균일하게 뿌려질 시약을 분배할 수 있다. 예를 들어, 전면 표면은, 전면 표면을 시약으로 덮기에 충분한 회전 비율을 유지하는 동안 기판(114)의 전면 표면을 시약으로 덮기에 충분한 유량으로 노즐로부터 시약을 분배하는 것에 의해 전면 표면은 시약으로 덮일 수 있다.
시약원(108)은 처리 챔버(102)로 액체 시약을 공급하기 위해(예를 들어, 노즐(118)을 통해) 유입 유체 라인(104)을 통해 처리 챔버(102)에 결합한다. 가열기(120)는 처리 챔버(102) 내에서 사용되기 전에 유체 라인(104)을 통해 유동하는 액체 시약을 가열하기 위하여 유체 라인(104)을 따라 배치될 수 있다. 가열기(120)는, 유체 라인(104)을 따라 임의의 적절한 곳에(예를 들어, 열 손실을 최소화하기 위해 처리 챔버(102)에 가능한 가깝게) 배치될 수 있다. 가열기(120)는 예를 들어, 요구되는 온도까지 시약을 가열하기 위한 다른 임의의 가열 장치 또는 가열기를 사용하는 것일 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 시약원(108)에 의해 공급되는 액체 시약은 약 15 내지 약 180 도(섭씨) 사이의 온도에 있을 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 가열기(120)는 액체 시약을 약 35 내지 약 180 도(섭씨)의 온도까지 가열할 수 있다.
열 교환기(103)는 가열기(120)를 지나 유동하기 전에 시약원(108)으로부터 오는 액체 시약을 예열하기 위해, 가열기(120)의 상류, 유입 유체 라인(104)과 일렬(in-line)로 배치된다. 열 교환기(103)는 일반적으로 열적으로 견고하게 결합하는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하고 이는 이들 사이에 열을 전달하기 위함이다. 열 교환기(103)의 제1 측면은 유입 유체 라인(104)과 일렬로 결합하여 시약원(108)에 의해 공급되는 액체 시약은 이를 통해 유동한다. 열 교환기(103)의 제2 측면은 처리 챔버(102)의 배출 라인(106)과 일렬로 결합하고 이는 이를 통해 처리 챔버(102)로부터 배출물을 유동시키기 위함이다.
처리 챔버(102)로부터 들어오는 배출물 내에 저장된 열은 열 교환기(103)를 통해 처리 챔버(102)로 제공되고 있는 액체 시약으로 전달된다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 처리 후에 처리 챔버(102)로부터 배출된 배출물은 약 30 내지 약 180 도(섭씨) 사이의 온도에 있을 수 있다. 배출물 내에 저장된 열은 그러므로 처리 챔버(102)로 제공된 액체 시약을 예열하기 위해 사용될 수 있고, 이에 의해 액체 시약을 가열하기 위해 가열기(120)에 의해 요구되는 전력을 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 배출 라인(106)으로부터 전달된 열을 사용하는 액체 시약을 예열하는 것은 적어도 약 20 퍼센트만큼의 가열기(120)에 의한 에너지 소비를 줄일 수 있다.
열 교환기(103)는 두 개의 액체들 사이의 열을 교환하기 위한 임의의 적절한 열 교환기일 수 있고, 이용 가능한 물리적 공간에 의존하는 임의의 적절한 크기일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 열 교환기(103)는 배출물이 중력하에서 열 교환기의 제2 측면을 통해 흐를 수 있는 비-압축된(non-pressurized) 시스템일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 열 가열기(103)는 배출물이 예를 들어, 탱크 또는 임시 중간 저장소(105) 내에서 모일 수 있는 압력을 가하는 시스템일 수 있고, 그리고 열 교환기의 제2 측면을 통해 펌핑될 수 있다.
분리된 컴포넌트들처럼 도시되었지만, 몇몇 실시예들에서, 열 교환기(103)는 상기 제시된 것처럼 두 가지 기능들 모두를 제공하는 단일 디바이스 내의 가열기(120)와 통합될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 열 교환기(103)는 처리 챔버(102)와 통합될 수 있어, 액체 시약은 열 교환기를 통해 처리 챔버로 전달되기 전에, 보다 낮은 온도까지 가열될 필요만은 없고, 액체 시약의 온도를 요구되는 처리 온도까지 높일 수 있고, 또는 자신에 가열기의 부착을 허용하도록 구성된 배출구를 포함할 수 있다.
배출 라인(106)은 처리 챔버(102)의 베이스에 결합할 수 있다. 처리 챔버(102)의 베이스는 도 2에 도시된 것처럼 수평일 필요는 없고, 일반적으로 경사질 수 있어 처분된 배출물들은 단일한 지역(예를 들어, 베이스 내에 배치되고 그리고 거기에 결합된 배출 라인(106)을 포함하는 드레인)을 향해 유동한다. 처리 챔버(102)로부터의 배출물은 배출 라인(106)을 통해 예를 들어, 배출물의 처리 및/또는 처분을 위한 배출 시스템(110)으로 유동한다. 배출 시스템(110)은 예를 들어, 경감 시스템 또는 배출물의 처분하기에 적절한 다른 시스템을 포함할 수 있다.
유입 유체 라인(104)은 유체 라인 내의 액체 시약과 배출 라인(106) 사이의 견고한 열 전달을 용이하게 하는 임의의 적절한 물질들을 포함할 수 있다. 배출 라인(106)은 배출물과 유체 라인(104) 사이의 견고한 열 전달을 용이하게 하는 임의의 적절한 물질들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 물질들은 높은 열 전도성(예, 약 300 W/mK와 동일하거나 더 큰)을 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 열 전도성은 예를 들어, 폴리머들이 물질 호환성 때문에 사용될 필요가 있을 때, 보다 낮아질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 물질들은 세라믹 및/또는 유리 코팅된 물질들뿐만 아니라, 구리, 철, 스테인리스 강, 용융아연도금 강, 티타늄, 텅스텐, 고 니켈 함유 합금들, 탄소, 폴리머, 실리콘, 실리콘 코팅된 금속, 알루미늄, 석영, 세라믹들, 유리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 유입 유체 라인(104)의 물질은 시약과 호환 가능한 화학물질에 기초하여 더 선택될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 배출 라인(106)의 물질은 배치된 물질들과의 호환 가능한 화학 물질에 기초하여 더 선택될 수 있다.
상기 논의된 것처럼, 배출 라인(106)의 일부분(즉, 열 교환기(103)의 제2 측면)은 유입 유체 라인(104)의 일부분(즉, 열 교환기(103)의 제1 측면)에 열적으로 결합할 수 있다. 대안적으로, 배출 라인(106) 내의 유동하는 배출물과 처리 챔버(102)로의 유입 유체 라인(104) 내에 유동하는 액체 시약 사이의 열 교환을 최소화하도록(예, 본질적으로 배출 라인(106) 및 유입 유체 라인(104)의 구성에 의한 열 교환기의 형성) 배출 라인(106)은 유체 라인(104)에 대해 코일링(coiled)되고, 임의의 적절한 구성의 유입 유체 라인(104)에 열적으로 결합한다. 대안적으로, 또는 결합하여, 배출 라인(106) 일부분은 유체 라인(104) 내의 시약으로 열 전달을 용이하게 하기 위해 시약원(108)에 열적으로 결합할 수 있다.
처리 시스템(100)은 처리 챔버(102)에 결합하는 제어기(122)를 더 포함하여 그것의 동작을 제어하고/하거나 처리 시스템(100)의 하나 이상의 다른 컴포넌트들을 제어한다. 제어기(122)는 일반적으로 CPU(central processing unit), 메모리, 지원 회로들(미도시)을 포함한다. 제어기(122)는 각 챔버 컴포넌트와 연관된 개별적인 제어기들(미도시)을 통해 직접적으로 또는 대안적으로 처리 챔버(102) 및 다양한 챔버 컴포넌트들을 제어한다. 몇몇 실시예들에서, 예를 들어, CPU를 제외한 산업용 제어기들과 같은 다른 제어 엘리먼트들이 사용될 수 있다.
동작 중에, 그리고 초기에, 액체 시약은 시약원(108)으로부터 유입 유체 라인(104) 내부로 흐를 수 있고 가열기(120)에 의해 요구되는 온도까지 가열될 수 있다. 시약은 그 후에 처리 챔버(102) 내부로 흐를 수 있고 그리고 노즐(118)을 통해 기판(114)으로 흐를 수 있다. 시약은 기판(114) 상에 배치된 또는 기판(114)으로부터의 물질들에 오염되고/되거나 반응하여, 이에 의해 배출물이 된다. 배출물은 배출 라인(106)을 통해 챔버(102)의 베이스에 배치된다. 배출 라인(106)은 열 교환기(103)를 통해 배출물로부터 유체 라인(104) 내의 액체 시약으로 열을 전달한다. 배출물로부터 회수된 열로부터 상승된 온도를 갖는 액체 시약은 처리 챔버(102)에 진입하기에 앞서 가열기(120)로부터 더 낮은 에너지를 필요로 한다. 그러므로, 배출물로부터 회수된 열은 처리 시스템(100), 그리고 몇몇 실시예들에서는 가열기(120)에 의한 에너지 소비를 줄일 수 있다.
대안적으로, 폐열은 상기 제시된 것처럼, 처분된 배출물들로부터의 폐열을 내부적으로 재활용하는 것 대신에 외부 폐열원에 의해 제공될 수 있다. 외부 폐열원에 의존하는 예시적인 처리 시스템은 아래에서 제시되고 도 3에 도시된다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서, 기판 처리 시스템을 도시한다. 반도체 처리 시스템은 시스템(300) 내에서 사용하기 위한 시약을 예열하도록 구성된 폐열 재획득 시스템(301) 및 반도체 처리 시스템(300)을 포함한다. 반도체 처리 시스템(300)은 처리 시스템(100)과 실질적으로 유사하다. 그러나, 배출 시스템(110)으로의 중간 저장소(105)에 결합하는 배출 라인(107)은 배출 라인(106)이 시스템(100)을 위하여 움직이는 것처럼 시스템(300) 내의 유입 유체 라인(104)으로 폐열을 제공하지 않는다.
폐열 재획득 시스템(301)은 폐열 도관(125)을 통해 폐열원(123)에 결합하고, 그리고 시스템(300)의 유입 유체 라인(104)에(또는 가열이 요구되는 다른 유체 라인) 결합하는 열 펌프(124)를 포함한다. 폐열 재획득 시스템(301)은 유입 유체 라인(104)을 통해 유동하는 시약을 예열하기 위해 폐열원(123)으로부터의 폐열을 사용한다.
폐열원(123)은 액체 또는 기체 처리들 또는 다른 반도체 생산(fab) 장비로부터의 폐열의 임의의 적절한 원(source)일 수 있고, 예를 들어, 가열된 욕조로부터의 액체 화학물질, 기체 처리들을 위하여 구성된 처리 챔버로부터의 액체 냉각제 또는 기체 배기물, 처리 펌프 스택들, 다른 챔버 장비(플라즈마원들, 가열기들, 온수 배출장치 등과 같은), 압축 공기 시스템, 공기 분리 압축기, 공기 압축기들, 경감 디바이스로부터의 기체 배기물 또는 액체 냉각제, 전기적 및/또는 기계적 장비로부터의 열풍 또는 액체 냉각제 등과 같은 것일 수 있다. 열펌프(124)는 폐열 도관(125)과 일렬로 배치된다. 폐열 도관(125)은 폐열원(123)을 배출 시스템(129)에 더 결합시킬 수 있다. 배출 시스템(129)은 예를 들어, 경감 시스템, 또는 또 다른 적절한 폐처리 시스템일 수 있다. 폐열 도관(125)은 폐열원(123)으로부터 배출 시스템(129)으로 배출되고 수송된 기체 배기물들을 위하여 전형적으로 사용될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 열 펌프(124)는 압축기(126) 및 열 펌프 열 교환기(128)를 포함한다. 비록 분리된 컴포넌트들로 도시되었지만, 몇몇 실시예들에서, 열 펌프(124)는 가열기(120) 또는 다른 가열기를 더 포함할 수 있다(예, 와 통합될 수 있다). 열 펌프는 워터 지열 펌프에 대한 액체와 유사하게 동작할 수 있다. 대안적으로, 열 펌프(124)는 가열기가 요구된다면, 가열기(가열기(120)와 같은)에 임의적으로 결합하기 위하여 적응될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 압축기(126)는 폐열원(123)과 열 펌프 열 교환기(128) 사이의 폐열 도관(125)과 일렬로 배치될 수 있다. 압축기(126)는 기체 배기물을 압축하기 위한 임의의 적절한 디바이스일 수 있다. 기체 배기물의 증가된 압력은 폐열 도관(125) 내의 배출물의 온도를 증가시키는 것에 의해 열 펌프 열 교환기(128) 내의 개선된 열 전달을 용이하게 한다.
열 펌프 열 교환기(128)는 폐배출물과 유입 유체 사이의 열 교환을 위한 임의의 적절한 열 교환기일 수 있고, 사용 가능한 물리적 공간에 의존하는, 임의의 적절한 크기일 수 있다. 열 펌프 열 교환기(128)는 처리 챔버(102; 또는 가열된 시약이 사용될 다른 지역)에 진입하기에 앞서 시약원(108)으로부터 들어오는 시약을 예열하기 위해, 가열기(120; 만약 존재한다면)의 상류, 유입 유체 라인(104)과 일렬로 배치된다. 열 펌프 열 교환기(128)는 일반적으로 제1 측면 및 제2 측면을 포함하고 이들은 서로 간에 열을 전달하기 위하여 견고하게 열적으로 결합된다. 열 펌프 열 교환기(128)의 제1 측면은 유입 유체 라인(104)과 일렬로 결합하여, 시약원(108)에 의해 공급되는 시약은 이를 통해 유동한다. 열 펌프 열 교환기(128)의 제2 측면은 폐열 도관(125)과 일렬로 결합하고, 이는 이를 통해 폐열원(123)으로부터 배출물을 유동시키기 위한 것이다.
동작 중에, 유입 유체 라인(104)을 통해 유동하는 시약은 폐열 도관(125)을 통해 유동하는 폐배출물로부터 열의 열적 전달을 통해 열 펌프 열 교환기(128) 내에서 가열될 수 있다. 열 펌프 열 교환기(128)를 통해 유동하는 것에 앞서 압축기(126)에 의한 폐배출물의 압축은 폐배출물의 온도를 증가시키는 것에 의해 열적 전달을 강화한다.
폐열원(123)으로부터 들어오는 폐배출물 내에 저장된 열은 열 펌프 열 교환기(128)를 통해 처리 챔버(102)로 제공되는 중인 시약으로 전달된다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 폐열원(123)으로부터 배출된 기체 배기물은 약 30 내지 약 90 도(섭씨) 사이의 온도에 있을 수 있다. 기체 배기물에 저장된 열은 그러므로 처리 챔버(102)에 제공된 시약을 예열하기 위해 사용되고 이에 의해, 액체 시약을 요구되는 온도까지 가열하기 위해 가열기(120)에 의해 요구되는 전력에 대한 수요를 감소시키거나 또는 제거한다. 몇몇 실시예들에서, 폐열 도관(125)으로부터 전달된 열을 사용하는 시약을 예열하는 것은 가열기(120)에 의한 에너지 소비를 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 폐열 도관(125)으로부터 전달된 열은 가열기(120)에 의해 더 가열될 필요를 완전히 감소시킬 수 있다.
적어도 열 펌프 열 교환기(128) 내에서, 유입 유체 라인(104) 및 폐열 도관(125)은 폐열 도관(125)과 유체 라인 내의 유체 사이의 견고한 열 전달을 용이하게 하는 임의의 처리-호환 가능한, 적절한 물질들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 물질들은 높은 열 전도도(예, 약 300W/mK와 동일하거나 더 큰)를 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 열적 전도도는 예를 들어, 물질 호환성 때문에 폴리머들이 사용될 필요가 있을 때 더 낮을 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 물질들은 세라믹 및/또는 유리 코팅된 물질들뿐만 아니라, 구리, 철, 스테인리스 강, 용융아연도금 강, 티타늄, 텅스텐, 고 니켈 함유 합금들, 폴리머(폴리메틸펜텐(TPX®와 같은 PMP), PPS(polyphenylsulfide), PTFE(polytetrafluorethylene) 및 다른 플루오르화 또는 가교 결합된 플루오르화 폴리머들), 실리콘, 실리콘 코팅된 금속, 알루미늄, 탄소(결정질, 비정질, 및 유리질 그라파이트), 석영, 세라믹들, 유리, 조성물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 유입 유체 라인(104) 및/또는 폐열 도관(125)의 물질은 이들 내부에 유동하는 각각의 유체들과 호환성 있는 화학물질에 기초하여 더 선택될 수 있다.
상기 제시된 것처럼, 폐열 도관(125)의 일부분(예, 열 펌프 열 교환기(128)의 제2 측면)은 유입 유체 라인(104; 예, 열 펌프 열 교환기(128)의 제 1측면)의 일부분에 열적으로 결합한다. 폐열 도관(125) 내에서 유동하는 배출물과 처리 챔버(102) 쪽으로의 유입 유체 라인(104) 내에서 유동하는 시약 사이의 열 교환을 강화하거나 또는 최대화하도록, 폐열 도관(125)은 유체 라인(104)에 대해 코일링될 수 있고, 또는 임의의 적절한 구성에서 유입 유체 라인(104)에 열적으로 결합할 수 있다. 대안적으로 또는 결합하여, 폐열 도관(125)의 일부분은 유체 라인(104) 내의 시약으로 열 전달을 용이하게 하기 위해 시약원(108)에 열적으로 결합할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 도 3a에 도시된 것처럼, 열 펌프(124)는 열 펌프(124)의 내부 도관 내에 배치된 열 전달 유체를 포함하는 폐루프 시스템을 사용할 수 있다. 내부 도관의 일 부분은 폐열 도관(125)과 함께 제1 열 펌프 열 교환기(128A)의 부분을 형성한다. 내부 도관의 또 다른 부분은 유입 유체 라인(104)과 함께 제2 열 펌프 열 교환기(128B)의 부분을 형성한다. 동작 중에, 열 펌프(124)는 폐열원으로부터의 열을 제1 열 펌프 열 교환기(128A)를 통해 열 전달 유체로 전달하고, 제1 열 펌프 열 교환기(128A)는 열 전달 유체를 증발시킨다. 증발된 열 전달 유체는 그 후에 압축기(126)에 의해 압축되고 열 전달 유체로부터 유입 유체 라인(104) 내에서 유동하는 유체로 열을 전달하기 위해 제2 열 펌프 열 교환기(128B)로 펌핑된다. 도 3a 내의 열 펌프의 구성은 본 명세서에서 제시된 열 펌프들의 임의의 실시예들에서 사용될 수 있다.
처리 챔버(102)로 복귀해서, 배출 라인(107)은 처리 챔버(102)의 베이스에 결합할 수 있다. 처리 챔버(102)의 베이스는 도 3에 도시된 것처럼 수평일 필요는 없고, 일반적으로 경사질 수 있어서, 처분된 배출물들은 단일한 지역(예, 베이스 내에 배치되고 자신에게 결합하는 배출 라인(107)을 포함하는 드레인)을 향해 유동한다. 처리 챔버(102)로부터 의 배출물은 배출 라인(107)을 통해 예를 들어, 배출물의 처리 및/또는 처분을 위한 배출 시스템(110)으로 유동한다. 몇몇 실시예들에서, 처분된 배출물들은 예를 들어, 탱크 또는 중간 저장소(105)에 수집되고, 배출 라인(107) 내에서 처분된다. 몇몇 실시예들에서, 아래 제시되고, 도 4에서 도시되는 것처럼 유입 유체 라인(104) 내의 시약을 더 예열하기 위해, 처분된 배출물들은 저장소(105)로부터 그리고 열 교환기(열 펌프 열 교환기(128) 또는 다른 열 교환기)를 통해 펌핑된다.
처리 시스템(300)은 처리 챔버(102)에 결합하는 제어기(122)를 더 포함하여 이의 동작을 제어하고/하거나 처리 시스템(300) 및/ 또는 폐열 재획득 시스템(301)의 하나 이상의 다른 컴포넌트들을 제어한다. 제어기(122)는 일반적으로 CPU(central processing unit), 메모리, 지원 회로들(미도시)을 포함한다. 제어기(122)는 직접적으로 또는 대안적으로 각 챔버 컴포넌트와 연관된 개별적인 제어기들(미도시)을 통해 처리 챔버(102) 그리고 다양한 챔버 컴포넌트들을 제어한다. 몇몇 실시예들에서, 예를 들어, CPU를 제외한 산업용 제어기들과 같은 다른 제어 엘리먼트들이 사용될 수 있다.
동작 중에, 시약은 시약원(108)으로부터 유입 유체 라인(104) 내부로 흐를 수 있고 열 펌프(124)에 의해 요구되는 온도까지 가열될 수 있다. 폐열원(123)으로부터 배출된 배출물은 압축기(126)에 의해 압력이 가해지고, 그러므로 배출물의 온도는 올라간다. 압축된 배출물은 열 펌프 열 교환기(128)의 제2 측면을 통해 유동하고 유입 유체 라인(104) 내에 배치된 시약으로 열을 전달한다. 예열된 시약은 그 후에 처리 챔버(102) 내부로 유동하고 노즐(118)을 통해 기판(114)으로 유동한다. 시약은 기판(114) 상에 배치된 또는 기판(114)으로부터의 물질들에 의해 오염되고/되거나 이들과 반응하여, 배출물이 된다. 배출물은 배출 시스템(110)으로의 배출 라인(107)을 통해 챔버(102)의 베이스에서 처분된다. 임의적으로, 시약이 부가적인 가열을 필요로 한다면, 가열기(120)가 처리 챔버(102)로 진입하기 전에 시약을 더 예열하기 위해 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 처리 시스템의 대안적 실시예들이 가능하다. 예를 들어, 시스템(300)은 예시적인 것이고, 액체 처리들과 다른 처리(예를 들어, 시약이 기체 시약일 수 있는 기체 처리들)들을 위하여 구성될 수 있다. 게다가, 폐열 재획득 시스템(301)의 구성은 예시적인 것이고, 다른 적절한 장치들 내에서 구성될 수 있다. 예를 들어, 폐열 재획득 시스템(301)은 기체 배기물의 처분을 위하여 구성될 필요는 없다. 예를 들어, 폐열 재획득 시스템(301)은 냉각 유닛, 또는 열 펌프를 사용하는 다른 이러한 폐루프 시스템과 같은, 열을 제거하기 위한 폐루프 시스템일 수 있다. 예를 들어, 폐루프 시스템과 같은 열 처분 측면은 유입 유체 라인(104)에 결합할 수 있다.
게다가, 시스템들(100 및 300)을 위하여 상기 제시된 실시예들은 하나의 처리 시스템으로 결합될 수 있다. 예시적인 시스템 조합들은 아래 제시되고 도 4 및 도 5에 도시된다.
예를 들어, 도 4는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 반도체 처리 시스템을 도시한다. 예를 들어, 반도체 처리 시스템(400)은 처리 시스템(100) 및 처리 시스템(450)을 포함할 수 있다. 반도체 처리 시스템(400)은 제조 라인의 예시적인 부분일 수 있고, 그리고 추가적인 이러한 제조 라인은 다수의 상호 연결된 처리 시스템들을 포함할 수 있고, 도시된 것처럼 두 개의 시스템들에 제한될 필요는 없다. 도 4에 도시된 것처럼, 처리 챔버(102)에 진입하기 전에 시약의 예열을 용이하게 히기 위해, 제2 처리 시스템(450)은 유입 유체 라인(104)에서 처리 시스템(100)에 결합할 수 있다. 상기 제시된 개념들과 유사하게, 처리 시스템(400)은 처리 시스템들(100 및 450) 모두로부터 폐열을 회수하는 것을 용이하게 할 수 있다.
처리 시스템(100)은 실질적으로 상기 제시되었다. 도 4에 도시된 것처럼, 가열기(120)를 지나서 유동하기 전에 시약원(108)으로부터 들어오는 시약을 예열하기 위해, 처리 시스템(100)은 유입 유체 라인(104), 가열기(120)의 상류와 일렬로 배치된 열 교환기(103)를 포함한다.
반도체 처리 시스템(450)은 상기 제시된 폐열 재획득 시스템(301)의 부분으로서 사용되고 있는 2차 시스템의 하나의 구체적인 예를 도시한다. 반도체 처리 시스템(450)은 기체 처리를 위하여 구성될 수 있는 처리 챔버(452)를 포함한다. 처리 챔버(452)는 상기 제시된 것처럼 예시적인 기체 처리 챔버들을 포함할 수 있다. 게다가, 처리 챔버(452)는 압축 공기 시스템들, 경감 디바이스들, 공기 분리 압축기들 등과 같은 기체 처리들을 사용하는 임의의 적절한 시스템을 포함할 수 있다.
처리 시스템(450)은 처리 챔버(102) 내부로 유동하기 전에 시약원(108)으로부터 들어오는 시약을 예열하기 위해, 유입 유체 라인(104), 가열기(120; 존재할 때)의 상류와 일렬로 배치된 열 펌프(454)를 포함한다. 열 펌프(454)는 일반적으로 압축기(456) 및 열 펌프 열 교환기(458)를 포함한다. 압축기(456)는 처리 챔버(452)의 배출 라인(460)과 일렬로 배치될 수 있다. 압축기(456)는 상기 제시된 압축기(126)와 같은 기체 배기물을 압축하기 위한 임의의 적절한 압축기일 수 있다.
열 교환기(454)는 압축기(456)의 하류에 배치되어, 처리 챔버(452)로부터 배출된 기체 배기물은 열 교환기(454)에 진입하기 전에 압축기(456)로 진입한다. 열 교환기(454)가 시스템(100)의 컴포넌트(유입 유체 라인(104)의 부분) 및 시스템(450)의 컴포넌트(배출 라인(460)의 부분) 모두를 포함한다는 언급된 예외와 함께, 열 교환기(454)는 열 펌프 열 교환기(128)와 실질적으로 유사하다. 열 펌프 열 교환기(458)는 제1 측면과 제2 측면을 포함하고 이들은 서로 간에 열을 교환하기 위하여 견고하게 열적으로 결합한다. 열 펌프 열 교환기(458)의 제1 측면은 유입 유체 라인(104)과 일렬로 결합하여 시약원(108)에 의해 공급되는 시약이 이를 통해 유동한다. 열 펌프 열 교환기(458)의 제2 측면은 처리 챔버(452)의 배출 라인(460)과 일렬로 결합하고 이는 이를 통해 처리 챔버(452)로부터 압축된 기체 배기물을 유동시키기 위함이다.
처리 챔버(452)로부터 들어오는 기체 배기물 또는 액체 냉각제 내에 저장된 열은 열 펌프(454)를 통해 처리 챔버(102)로 제공되는 중인 시약으로 전달된다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 처리 후에 처리 챔버(452)로부터 배출된 기체 배기물 또는 액체 냉각제는 약 30 내지 약 300도(섭씨) 사이의 온도에 있을 수 있다. 배출된 기체 배기물 또는 액체 냉각제의 온도는 압축기(456)에 의한 압축을 통해 증가될 수 있다. 압축된 기체 배기물 내에 저장된 열은 그러므로 처리 챔버(102)로 제공된 시약을 예열하기 위해 사용될 수 있어, 이에 의해 액체 시약을 가열하기 위해 가열기(120)에 의해 요구되는 전력을 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 기체 배출 라인(460)으로부터 전달되는 열을 이용하여 액체 시약을 예열하는 것은 가열기(120)에 의한 에너지 소비를 감소시킨다. 열 교환기(103)를 통해 회수된 열과 결합할 때, 기체 배출 라인(460) 및 배출 라인(106)으로부터 전달된 결합된 열은 가열기(120)에 의한 에너지 소비를 더 감소시키고, 그리고 가열기(120)에 대한 필요를 제거할 수 있다.
배출 라인(460)은 처리 챔버(452)의 베이스에 결합할 수 있다. 처리 챔버(452)로부터 배출된 배출물은 배출 라인(460)을 통해 예를 들어, 배출물의 처리 및/또는 처분을 위한 배출 시스템(462)으로 유동한다. 배출 시스템(462)은 예를 들어, 경감 시스템 또는 배출물의 처리에 적절한 다른 시스템을 포함할 수 있다.
배출 라인(460)은 기체 배기물과 유체 라인(104) 사이의 견고한 열 전달을 용이하게 하는 임의의 적절한 물질들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 물질들은 높은 열 전도도(예, 약 300W/mK와 동일하거나 더 큰)를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 열적 전도도는 물질 호환성 때문에 폴리머들이 사용될 필요가 있을 때 더 낮을 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 물질들은 배출 라인(106)이 사용된 이러한 물질들을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 배출 라인(460)의 물질은 예를 들어, 식각 처리 또는 부식성 배출물들을 생성할 수 있는 다른 이러한 처리와 같은 기체 처리와 호환성이 있는 화학 물질에 기초하여 더 선택될 수 있다.
상기 제시된 것처럼, 배출 라인(460)의 부분(예, 열 교환기(458)의 제2 측면)은 유입 유체 라인(104)의 부분(예, 열 펌프 열 교환기(458)의 제1 측면)과 열적으로 결합한다. 예를 들어, 배출 라인(460) 내에서 유동하는 배출물과 처리 챔버(102)로의 유입 유체 라인(104) 내에서 유동하는 시약 사이의 열 전달을 최대화하도록, 배출 라인(460)은 유체 라인(104)에 대해 코일링될 수 있고, 또는 임의의 적절한 구성 내의 유입 유체 라인(104)에 열적으로 결합한다. 대안적으로 또는 결합하여, 배출 라인(460)의 부분은 유체 라인(104) 내의 시약으로 열 전달을 용이하게 하기 위해 시약원(108)에 열적으로 결합할 수 있다.
처리 시스템(450)은 처리 챔버(452)에 결합하는 제어기(464)를 더 포함하여, 이의 동작을 제어하고/하거나 처리 시스템(450)의 하나 이상의 컴포넌트들을 제어한다. 제어기(464)는 실질적으로 제어기(122)와 동일하고, 직접적으로 또는 대안적으로, 각 챔버 컴포넌트와 연관된 개별적인 제어기들(미도시)을 통해 처리 챔버(102) 및 다양한 챔버 컴포넌트들을 제어한다. 게다가, 처리 시스템(400)은 직접적으로 또는, 대안적으로 각 시스템과 연관된 제어기들(122, 464)과 같은 개별적인 제어기들을 통해 각 처리 시스템(예, 처리 시스템들(100, 450))의 컴포넌트들을 제어하기 위한 중앙 제어기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
동작 중에, 시약은 시약원(108)으로부터 유입 유체 라인(104) 내부로 흐를 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 시약은 가열기(120)에 의해 요구된 온도까지 초기에 가열될 수 있다. 시약은 그 후에 처리 챔버(102) 내부로 흐를 수 있고 노즐(118)을 통해 기판(114)으로 흐를 수 있다. 시약은 기판(114) 상에 배치된 또는 기판(114)으로부터의 물질들에 의해 오염되고/되거나 이들과 반응하여, 배출물(예, 제1 배출물)이 된다. 배출물은 배출 라인(106)을 통해 챔버(102)의 베이스에서 처분된다. 배출 라인(106)은 배출물로부터의 열을 열 교환기(103)를 통해 유체 라인(104) 내의 시약으로 전달한다. 유사하게, 제2 배출물은 배출 라인(460)을 통해 챔버(452)로부터 배출되고 열 펌프(454)로 보내진다. 제2 배출물은 압축기(456)에 의해 압축되고, 배출 라인(460)은 압축된 제2 배출물로부터의 열을 열 펌프 열 교환기(458)를 통해 유체 라인(104) 내의 액체 유체로 전달한다. 제1 및 제2 배출물들 모두로부터 회수된 열로부터 상승된 온도를 갖는 시약은 처리 챔버(102)로 진입하기 전에 가열기(120; 만약 존재한다면)로부터의 에너지를 덜 필요로 한다. 그러므로, 배출물로부터 회수된 열은 처리 시스템(400)에 의한 에너지 소비를 감소시킨다.
처리 시스템(400)의 대안적 실시예들이 가능하다. 예를 들어, 처리 시스템(100)은 임의적으로 열 교환기(103)를 포함하지 않을 수 있고 처리 시스템(450)의 열 펌프(454)에 의해 단독으로 예열될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시예에서, 만약 폐열 재회수 시스템(예, 열 교환기(103) 및 열 펌프(454))이 유입 유체를 동작 온도까지 예열시키기에 충분하다면, 가열기(120)는, 임의적으로 제외될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 열 교환기(103)는 열 펌프(454)의 하류에 위치될 수 있다.
처리 시스템(400)의 추가적인 대안들이 가능하다. 예를 들어, 처리 챔버들(102, 452) 모두가 습식 벤치들일 수 있고, 또는 대안적으로, 모두 기체 처리들을 위하여 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 반도체 처리 시스템을 도시한다. 예를 들어, 반도체 처리 시스템(500)은 처리 시스템(100)과 유사할 수 있고, 처리 시스템들 모두로부터의 폐열을 제외한 처리 시스템(450)은 통상의 열 교환 장치(502)를 관통한다. 처리 시스템(400)과 같은 반도체 처리 시스템(500)은 제조 라인의 예시적인 부분일 수 있고, 추가적인 이러한 제조 라인은 다수의 상호 연결된 처리 시스템들을 포함할 수 있고, 도시된 것처럼 두 개의 시스템들에 제한될 필요는 없다. 도 5에 도시된 것처럼, 열 교환 장치(502)는 처리 챔버(102)에 진입하기 전에 시약의 예열을 용이하게 하기 위해 유입 유체 라인(104)에서 시스템들(100, 450)에 결합할 수 있다. 상기 제시된 개념들과 유사하게, 처리 시스템(400)은 처리 시스템들(100 및 450) 모두로부터 폐열의 회수를 용이하게 할 수 있다.
열 교환 장치(502)는 도 5a에 자세히 도시된다. 열 교환 장치(502)는 단일 외장 내에 상기 포함된 시스템(400)에 대해 논의될 때 열 교환기(103) 및 열 펌프(454)로부터 실질적으로 모든 컴포넌트들을 포함한다. 구체적으로, 열 교환 장치(502)는 유입 유체 시약 라인(104)의 부분을 포함하는 제1 측면 및 다수의 열 교환 도관들을 포함하는 제2 측면을 포함한다(제1 열 교환 도관(558) 및 제2 열 교환 도관(503)은 도 5a에 도시된다). 다수의 열 교환 도관들은 자신을 통해 액체 시약을 유동시키기 위한 일치하는 측면을 각각 포함하는 분리된 열 교환기들로서 또는 자신을 통해 폐열 유체들을 유동시키기 위한 다수의 도관들을 포함하는 하나의 측면과 갖는 단일 열 교환기로서 판단될 수 있다. 압축기는 적어도 하나의 열 교환 도관들 내에 배치된다(제1 열 교환 도관(558)과 일렬로 결합된 것으로 도시된 압축기(556)). 상기 제시된 열 펌프들 및 열 교환기들 내에서처럼, 제2 측면(폐 배출물)으로부터 제1 측면(시약)으로 가능한 많은 열을 효율적으로 전달하는 것을 용이하게 하기 위해, 열 교환 장치(502)의 제1 측면은 제2 측면 상에 배치된 모든 열 교환 도관들에 견고하게 열적으로 결합한다.
동작 중에, 상기 논의된 것처럼, 처리 시스템(500)은 처리 시스템(400)의 동작과 실질적으로 유사하다. 그러나, 상기 언급된 것처럼, 각 시스템(100, 450)의 배출물로부터의 폐열은 유입 유체 라인(104)의 통상의 부분을 따라서 시약원(108)으로부터의 유입 시약으로 열적으로 결합하고, 유입 유체 라인(104)의 통상의 부분은 열 교환 장치(502)의 제1 측면을 형성한다. 따라서, 시스템들(100, 450) 모두로부터의 폐열은 동시에 각각의 열 교환 도관들(503, 558)을 통해 유동하는 배출물들을 통해 유입 시약으로 전달될 수 있다. 대안적으로, 그리고 각 처리 시스템의 듀티 사이클들에 의존하여, 폐열은 각 열 교환 도관(503, 558)의 대체 사용에 의해 유입 시약으로 열적으로 전달될 수 있다. 폐열은 각 처리 시스템(100, 450)의 듀티 사이클들에 의해 지시될 때 임의의 적절한 방식에 의해 유입 시약으로 열적으로 전달될 수 있다. 예를 들어, 처리 시스템(450)의 듀티 사이클이 시스템(100)의 것의 두 배라면, 열 교환 도관(558)은 열 교환 도관(503)의 약 2 배만큼 자주 시약원(108)으로부터의 유입 시약을 예열하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 시스템(500)을 위한 상기 논의된 임의의 동작 방식들은 시스템(400)과 함께 사용될 수 있다.
처리 시스템(500)의 대안적인 실시예들이 가능하다. 예를 들어, 처리 챔버들(102, 452) 모두가 습식 벤치들일 수 있다. 실시예들에서, 각 습식 벤치들로 공급된 시약들은 화학적으로 호환 가능하고, 배출 라인들(106, 460)은 공통의 라인(미도시) 내부로 피딩(feed)할 수 있다. 예를 들어, 공통 라인은 공통 열 교환기의 제2 측면으로서 사용될 수 있고, 열 교환 도관들(503, 558)의 개별적인 제2 측면들을 대체한다. 게다가, 공통 라인은 공통 배출 시스템 내부로 피딩할 수 있고, 개별적인 배출 시스템들(110, 462)을 대체한다. 다른 대안적인 실시예들이 가능하다. 예를 들어, 처리 챔버들(102, 452) 모두는 기체 처리들을 위하여 구성될 수 있다. 실시예들에서, 각 챔버로 공급된 기체 시약들은 화학적으로 호환 가능하고, 시스템(500)은 상기 논의된 것처럼 단일 구성 내에서 구성될 수 있다. 게다가, 본 명세서에서 개시된 임의의 실시예들에서, 상이한 원(source)들로부터의 폐열 배출물들은 호환 가능하고, 그들은 공통 열 펌프에 진입하기에 앞서 집합될 수 있다.
상기 개시된 처리 시스템들의 실시예들은 처리 챔버에 진입하기에 앞서 시약 예열의 맥락에서 일반적으로 논의되고 있다. 그러나, 다른 장치는 본 발명으로부터 이익을 얻을 수 있다. 예를 들어, 초순수(예, 액체 시약)의 생성을 위하여 사용되는 것과 같은 이온 교환기는 본 발명으로부터 이익을 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 논의된 것과 같은 장치는 이온 교환기를 통해 재생성 물을 유동시키기 전에 재생성 물을 예열하기 위해 처분된 배출물로부터 폐열을 사용할 수 있다. 예를 들어, 재생성 물은 교환기 내에 집합된 이온 종류들을 제거하는 것에 의해 이온 교환기를 세정하거나 재생성하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 논의된 것과 같은 장치는 할로폴리머(예, 할로겐 원자들이 통합된 폴리머들(그들의 백본에 부착된 것과 같은)) 부압(sub atmospheric) 산(acid) 증류/정화 시스템을 구동시키기 위해 폐열을 재회수하기 위해 사용될 수 있고/있거나 폐산들(HF, HCL, HNO3 또는 다른 폐화학물질들과 같은)을 회수하기 위해 농축기(concentrator)에 기초한 수지를 재회수하기 위해 사용될 수 있고 그리고 시약들 또는 세정액들로서 처리 내에서 사용될 것들을 복귀시킨다.
기판 처리를 위한 방법들이 아래 설명된다. 본 발명의 방법들은 상기 논의된 본 발명의 처리 시스템들 내에서 사용될 수 있지만, 다른 처리 시스템들 또한 본 발명의 방법들로부터 이익을 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 처분된 배출물로부터 열을 회수하기 위한 방법(600)의 흐름도를 도시한다. 방법(600)은 도 2, 도 4, 및 도 5에서 도시된 것처럼 시스템(100)에 대해 아래에서 설명된다. 방법(600)은 열 교환기가 결합한 처리 챔버를 제공하는 것에 의해 602에서 일반적으로 시작한다(예를 들어, 상기 설명된 처리 챔버(102) 및 열 교환기). 상기 논의된 것처럼, 열 교환기(103)는 처리 챔버(102)로 액체 시약을 유동시키기 위한 제1 측면(예, 유입 유체 라인(104)과 일렬로) 및 처리 챔버(102)로부터의 배출물을 유동시키기 위한 제2 측면(예, 배출 라인(106)과 일렬로)을 포함한다. 배출 라인(106)은 배출 시스템(110) 내에서의 처분에 앞서 배출물로부터 회수된 열을 최대화하기 위해 임의의 적절한 구성에서 유체 라인(104)에 열적으로 결합할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 배출물은 중간 저장소(105) 내부로 흐를 수 있고, 그 후에 중간 저장소(105)로부터 열 교환기(103)의 제2 측면으로 유동한다.
604에서, 액체 시약은 열 교환기(103)에 의해 예열될 수 있다. 예를 들어, 열은 배출 라인(106)의 물질 내부로 분산되는 것에 의해 배출물로부터 회수될 수 있다. 이러한 물질은 상기 논의된 것과 같은, 높은 열 전도도를 갖는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 배출 라인(106)으로부터, 열은 유체 라인(104) 내부로 분산되고, 그리고 배출 라인(106)에 열적으로 결합한 유체 라인(104)의 부분을 따라서 유동하는, 정적으로 배치된, 시약으로 최종적으로 분산된다.
액체 시약은 예를 들어, 물, 초순수, 탈이온수 등을 포함할 수 있고, 이들은 예를 들어, 습식 화학 식각 또는 습식 화학적 세정 처리중에 기판(114)을 세정하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 액체 시약은 처리 챔버(102) 내에서 사용하기 전에 가열을 필요로 하는 임의의 적절한 화학물질 및/또는 약액을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적절한 화학물질들 및/또는 약액들은 HCL(hydrochloric acid), HF(hydrofluoric acid), NH4OH(ammonium hydroxide), H2O2(hydrogen peroxide), H3PO4(phosphoric acid), 또는 H2SO4(sulfuric acid) 등과 같은 습식 스트립 또는 습식 식각 처리에서 사용된 화학물질들을 포함할 수 있다. 비록 상기 예들은 습식 식각, 습식 스트립, 및 습식 세정 처리들에 관한 것이지만, 본 명세서에서 개시된 것처럼 본 발명은 액체 시약을 사용하는 다른 실리콘 처리에 적용된다.
열 전달에 앞서 액체 시약의 온도는 약 실온일 수 있고 또는 약 15 내지 약 180 도(섭씨)일 수 있다. 배출물로부터 회수된 열은 약 30 내지 약 180 도(섭씨) 사이의 온도까지 액체 시약을 예열할 수 있다.
606에서, 예열된 액체 시약은 예를 들어, 가열기(120)를 사용하여 요구되는 온도까지 가열될 수 있다. 예를 들어, 가열기(120)는 시약을 약 180 도(섭씨) 또는 약 35 내지 약 180 도(섭씨)까지 가열할 수 있다. 액체 시약을 요구된 온도까지 가열할 시에, 방법(600)은 가열된 액체 시약을 처리 챔버(102)로 유동시키는 것에 의해 일반적으로 끝난다.
대안적으로, 도 7은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 처분된 배출물로부터 열을 회수하기 위한 방법(700)의 흐름도를 도시한다. 방법(700)은 도 2에 대해서 설명되지만, 역시, 도 4 및 도 5에서 도시된 시스템들(400 및 500)과 함께 사용될 수 있다. 702에서, 액체 시약은 액체 시약을 예열하기 위해 열 교환기(103; 예, 유입 유체 라인(104)과 일렬로)의 제1 측면을 통해 유동하게 된다. 704에서, 예열된 액체 시약은 가열기(120)에 의해 요구된 온도까지 가열된다. 706에서, 가열된 액체 시약은 처리 챔버(102)로 유동하게 되고, 가열된 액체 시약은 기판(114)의 습식 화학 식각과 같은 액체 처리에서 사용될 수 있다. 가열된 액체 시약은 기판(114)과 반응하고/하거나 오염되어 배출물을 형성한다. 배출물은 가열된 액체 시약으로부터 적어도 일부 열을 유지한다. 708에서, 배출물은 (710에 도시된 것처럼) 열 교환기(103)의 제1 측면을 통해 유동하는 액체 시약을 예열하기 위해 열 교환기(103; 예, 배출 라인(106)과 일렬로)의 제2 측면을 통해 처리 챔버(102)로부터 유동하게 된다. 몇몇 실시예들에서, 처리 배출물은 중간 저장소(105) 내부로 흐를 수 있고, 그 후에 중간 저장소(105)로부터 열 교환기(103)의 제2 측면으로 유동하게 된다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라서 처분된 배출물로부터 열을 회수하기 위한 방법(800)의 흐름도를 도시한다. 방법(800)은 도 3 내지 5 중 임의의 것과 함께 사용될 수 있고, 그리고 도 4 내지 5에 대해서 일반적으로 설명된다. 방법(800)은 폐열원(예를 들어, 상기 설명된 열펌프(454)를 포함하는 처리 챔버(452))을 제공하는 것에 의해 802에서 일반적으로 시작한다. 상기 논의된 것처럼, 열 펌프(454)는 압축기(456) 또는 열 펌프 열 가열기(458)를 포함할 수 있다. 압축기(456)는 처리 챔버(452)에서 배출된 배출물 또는 열 펌프(454)의 내부 도관에서 유동하는 열 전달 유체를 압축하기 위하여 사용된다. 배출된 배출물 또는 열 전달 유체의 압축은 이상 기체 법칙 행동에 따라서 열 전달 유체 또는 배출물의 온도를 올린다. 열 펌프 열 교환기(458)는 액체 시약을 제2 처리 챔버(예, 처리 챔버(102))로 유동시키기 위한 제1 측면(예, 유입 유체 라인(104)과 일렬로) 및 처리 챔버(452)로부터 압축된 배출물을 유동시키기 위한 제2 측면(예, 배출 라인(460)과 일렬로)을 포함한다. 배출 라인(460)은 배출 시스템(462) 내에서의 처분 전에 배출물로부터 회수된 열을 최대화하기 위해 임의의 적절한 구성 내에서 유체 라인(104)에 열적으로 결합할 수 있다. 대안적으로, 열 펌프(454)는 폐열원으로부터 열을 열 전달 유체로 전달하기 위한 열 펌프의 제1 부분과 열 전달 유체로부터 유체 라인 내에서 유동하는 시약으로 열을 전달하기 위한 열 펌프의 제2 부분 사이의 열 전달 유체를 순환시키기 위한 내부 열 전달 루프와 함께 구성될 수 있다.
804에서, 제1 배출물은 폐열원(예, 처리 챔버(452))으로부터 배출된다. 제1 배출물은 기체 형태일 수 있고, 예를 들어, 식각 처리, 증착 처리, 또는 폐열이 회수될 수 있는 배출물에 이르는 임의의 처리와 같은 반도체 처리의 기체 부산물 또는 처리 가스일 수 있다. 대안적으로, 또는 결합하여, 처리 시스템의 다른 원들로부터의 폐열은 압축 공기 시스템들, 공기 분리 압축기들, 펌프들, 전기적 및/또는 기계적 장비, 경감 디바이스들 등과 같은 것으로부터 획득될 수 있다. 대안적으로, 폐열은 액체 냉각제에 의해 획득될 수 있다.
임의적으로, 806에서, 제1 배출물은 압축될 수 있다. 예를 들어, 압축기(456)는 유체 배출물을 압축할 수 있어, 그러므로 제1 배출물의 온도를 증가시킨다. 압축에 의한 온도의 증가는 제1 배출물과 가열될 시약 사이의 개선된 열 전달을 용이하게 할 수 있다. 대안적으로, 제1 배출물은 열 펌프를 통해 열을 열 전달 유체로 전달하기 위해 보내질 수 있고, 그 후에 압축되고, 유체 라인 내의 시약을 가열하기 위하여 사용된 부분으로 열 펌프를 통해 펌핑된다.
808에서, 시약은 제1 배출물로부터 시약으로 폐열을 전달하는 것에 의해 예열될 수 있다. 예를 들어, 시약은 처리 챔버(예, 처리 챔버(102))로 결합한 유입 유체 라인(104; 열 전달 열 교환기(458)의 제1 측면 또는 열 펌프(454)의 부분에 결합한)의 부분을 통해 흐를 수 있거나, 상기 부분 내에 정적으로 배치될 수 있다. 시약은 배출 라인(460)의 부분(예, 열 펌프 열 교환기(458)의 제2 측면 또는 열 펌프(454)의 부분으로 결합한) 내에 정적으로 배치되거나, 이를 통해 유동하는 제1 배출물로부터 폐열을 전달하는 것에 의해 예열될 수 있다.
시약은 예를 들어, 물, 초순수, 탈이온수 등을 포함할 수 있고, 이들은 예를 들어, 습식 화학 식각 또는 습식 화학적 세정 처리중에 기판(114)을 세정하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 액체 시약은 처리 챔버(102) 내에서 사용하기 전에 가열을 필요로 하는 임의의 적절한 화학물질 및/또는 약액을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적절한 화학물질들 및/또는 약액들은 HCL(hydrochloric acid), HF(hydrofluoric acid), NH4OH(ammonium hydroxide), H2O2(hydrogen peroxide), H3PO4(phosphoric acid), 또는 H2SO4(sulfuric acid) 등과 같은 습식 세정 처리들 또는 습식 식각 처리 또는 습식 스트립에서 사용된 솔벤트, 산들, 및/또는 베이스들을 포함할 수 있다. 비록 상기 예들은 습식 식각, 습식 스트립, 및 습식 화학적 세정 처리들에 관한 것이지만, 본 명세서에서 개시된 것처럼 액체 또는 시약을 사용하는 다른 기판 처리에 적용될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 설명을 위하여, 열 전달에 전의 시약의 온도는 약 실온 또는 약 15 내지 약 30 도(섭씨) 사이일 수 있다. 배출물로부터 회수된 폐열은 시약을 약 30 내지 약 180 도(섭씨) 사이의 온도까지 예열할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 가열된 시약은 그 후에 814에 도시된 것처럼, 처리 챔버에서 사용하기 위하여 처리 챔버로 유동하게 될 수 있다. 가열된 시약을 처리 챔버(102) 또는 몇몇 다른 목적지로 제공할 시에, 방법(800)은 일반적으로 끝난다. 그러나, 방법(800)의 부가적 실시예들이 가능하다. 예를 들어, 압축된 제1 배출물로부터의 폐열이 시약을 처리 온도까지 충분히 예열하지 못한다면, 가열기(120)는 시약을 요구된 처리 온도까지 더 예열하기 위해 사용될 것이다.
게다가, 폐열은 다른 원(source)들로부터 회수될 수 있고 그리고 제1 배출물로부터 회수된 폐열과 결합하여 시약을 예열하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 처리 챔버(102) 내의 처리 후에, 시약은 처리 챔버(102)로부터 배출되는 제2 배출물로 변환될 수 있다. 예를 들어, 제2 배출물은 처리되고 있는 기판으로부터의 물질들과 같은 부산물들 물질들뿐만 아니라, 시약을 포함할 수 있다. 가열된 시약으로부터 부분적으로 형성된 제2 배출물은 회수될 수 있는 폐열을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 점선으로 810에 도시된 것처럼, 제2 배출물은 처리 챔버(102)로부터 배출될 수 있다. 제2 배출물은 처리 챔버(102) 내에서 사용될 시약을 예열하기 위해 회수될 수 있는 폐열을 포함할 수 있다.
이처럼, 812에서, 제2 배출물로부터의 폐열을 시약으로 전달하는 것에 의해 처리 챔버(102) 내에서 사용하기 위하여 시약이 더 예열될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 열 펌프를 통해 제2 배출물로부터 폐열을 전달하는 것에 의해 시약이 예열될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 열 교환기를 통해 제2 배출물로부터 폐열을 전달하는 것에 의해 시약이 예열될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 시약은 처리 챔버(예, 처리 챔버(102))에 결합한 유입 유체 라인(104)의 부분(예, 열 교환기(103)의 제1 측면)를 통해 흐를 수 있고, 또는 정적으로 배치될 수 있다. 시약은 배출 라인(106)의 부분(예, 열 교환기(103)의 제2 측면)에 정적으로 배치되고, 또는 이를 통해 유동하는 제2 배출물로부터의 폐열을 전달하는 것에 의해 예열될 수 있다.
열 교환기(103)는 열 펌프(458)에 더하여, 이와 교대로, 또는 이것 대신에 시약을 예열하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 논의된 것처럼, 열 교환기(103)는 열 펌프(458)의 하류에(미도시), 상류에(도 4), 또는 겹쳐져서(도 5와 유사하게) 위치될 수 있다.
제2 배출물로부터의 폐열이, 제2 배출물이 생성되었던 동일한 처리 챔버(예, 처리 챔버(102))로 진입한 시약을 가열하기 위해 재활용될 필요는 없다. 예를 들어, 제2 배출물로부터의 폐열은 상이한 처리 챔버 내에서의 사용을 위한 시약을 예열하기 위해 사용될 수 있다(도 4 및 도 5와 유사하게).
그러므로, 처분된 배출물들로부터 열을 회수하기 위한 방법들 및 장치가 본 명세서에서 개시되고 있다. 본 발명의 방법들 및 장치는 처리 시스템에 진입하는 시약들을 예열하기 위해 처분된 배출물들로부터 열을 사용하는 것에 의해 반도체 또는 다른 처리 시스템의 감소된 에너지 소비를 유리하게 용이하게 한다. 처분된 배출물들 내의 열의 감소는 경감과 같은, 처분된 배출물들의 연속된 처리를 위하여 더 유리하다.
전술한 것이 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 더 나아간 실시예들이 본 발명의 기본 범위에서 벗어나지 않고 고안될 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판 처리 시스템으로서,
    액체(liquid) 처리들을 위하여 구성된 처리 챔버;
    서로 열을 전달하도록 구성된 제1 측면(side) 및 제2 측면을 포함하는 제1 열 교환기 ―상기 제1 측면은 이를 통해 액체 시약을 처리 챔버 내부로 유동시키기 위해 구성되고, 그리고 상기 제2 측면은 이를 통해 상기 처리 챔버로부터의 배출물을 유동시키기 위해 구성됨―; 및
    상기 처리 챔버로 진입하기에 앞서 상기 액체 시약을 가열하기 위해 상기 제1 열 교환기의 상기 제1 측면과 일렬로 배치되는 가열기
    를 포함하는,
    기판 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 챔버로부터의 배출물을 수집하기 위해 그리고 상기 제1 열 교환기를 통해 상기 배출물을 펌핑하기 위해 상기 처리 챔버와 상기 제1 열 교환기 사이에 배치되는 중간 저장소를 더 포함하는,
    기판 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    폐열이 내부에 저장된 제1 폐유체(waste fluid)를 제공하기 위한 제1 폐열원(waste heat source);
    상기 제1 폐열원과 상기 액체 시약을 상기 처리 챔버 내부로 유동시키는 유입 유체 라인 사이에 결합하는 열 펌프 ―상기 열 펌프는 열을 상기 제1 폐열원으로부터 상기 유입 유체 라인 내의 상기 액체 시약으로 전달하도록 구성됨―
    를 더 포함하는,
    기판 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    폐열이 내부에 저장된 제2 폐열 유체를 상기 열 펌프로 제공하여 내부에 저장된 상기 폐열을 상기 유입 유체 라인 내의 상기 액체 시약으로 전달하기 위해, 제2 폐열원을 더 포함하는,
    기판 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    폐열이 내부에 저장된 제1 폐유체를 제공하기 위한 제1 폐열원;
    압축기 및 제2 열 교환기를 포함하는 열 펌프 ―상기 압축기는 상기 제1 폐열원 및 상기 제2 열 교환기의 제1 측면과 일렬로 결합하고, 상기 제2 열 교환기의 제2 측면은 이를 통해 상기 액체 시약을 상기 처리 챔버 내부로 유동하도록 구성됨―
    를 더 포함하는,
    기판 처리 시스템.
  6. 기판 처리 시스템으로서,
    폐열이 내부에 저장된 제1 폐유체를 제공하기 위한 폐열원;
    시약원(reagent source)이 결합되며 제1 처리 챔버의 내부 용적으로 시약을 제공하도록 구성된 상기 제1 처리 챔버; 및
    상기 폐열원과 상기 시약을 상기 처리 챔버의 상기 내부 용적 내부로 유동시키는 유입 시약 라인 사이에 결합하는 열 펌프 ―상기 열 펌프는 상기 폐열원으로부터의 열을 상기 유입 시약 라인 내의 상기 시약으로 전달하도록 구성됨―
    를 포함하는,
    기판 처리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 처리 챔버에 진입하기에 앞서 상기 시약을 더 가열하기 위해 상기 열 펌프와 일렬로 배치되는 가열기를 더 포함하는,
    기판 처리 시스템.
  8. 제 3 항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 폐열원은 액체 또는 기체의 처리들, 압축 공기 시스템, 공기 분리 압축기, 공기 압축기, 경감 디바이스로부터의 액체 냉각제 또는 기체 배기물, 또는 전기적 장비 또는 기계적 장비로부터의 액체 냉각제 또는 열풍(hot air)을 위하여 구성된 하나 이상의 처리 챔버를 포함하는,
    기판 처리 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 처리 챔버는 액체 처리들을 위하여 구성되고, 상기 폐열원은 제2 처리 챔버를 포함하며, 상기 제2 처리 챔버는 기체 처리들을 위하여 구성되고 그리고 상기 제2 처리 챔버로부터의 기체 배기물로서의 상기 제1 폐유체를 제공하는,
    기판 처리 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서,
    서로 열을 전달하도록 구성된 제1 측면 및 제2 측면을 포함하는 열 교환기를 더 포함하고, 상기 열 교환기의 상기 제1 측면은 이를 통해 상기 시약을 상기 제1 처리 챔버 내부로 유동시키도록 구성되고, 그리고 상기 열 교환기의 상기 제2 측면은 이를 통해 상기 제1 처리 챔버로부터 배출된 제2 폐유체를 유동시키도록 구성된,
    기판 처리 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 처리 챔버로 진입하기에 앞서 상기 시약을 가열하기 위해 상기 열 교환기의 상기 제1 측면 및 상기 열 펌프와 일렬로 배치되는 가열기를 더 포함하는, 기판 처리 시스템.
  12. 기판을 처리하기 위한 방법으로서,
    액체 시약을 예열하기 위해 열 교환기의 제1 측면을 통해 상기 액체 시약을 유동시키는 단계;
    가열기를 사용하여 상기 예열된 액체 시약을 요구된 온도까지 가열하는 단계;
    액체 처리들을 위하여 구성된 처리 챔버로 상기 가열된 액체 시약을 유동시키는 단계; 및
    상기 열 교환기의 상기 제1 측면을 통해 유동하는 상기 액체 시약을 예열하기 위해 상기 열 교환기의 제2 측면을 통해 상기 챔버로부터의 처리 배출물을 유동시키는 단계
    를 포함하는,
    기판을 처리하기 위한 방법.
  13. 기판을 처리하기 위한 방법으로서,
    폐열원으로부터 시약으로 열을 전달하는 것에 의해 상기 시약을 가열하기 위해 상기 폐열원과 결합하는 열 펌프를 통해 상기 시약을 유동시키는 단계; 및
    상기 기판을 처리하기 위해 처리 챔버로 상기 가열된 시약을 유동시키는 단계
    를 포함하는,
    기판을 처리하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 폐열원은 동일한 또는 제2 처리 챔버로부터 배출된 액체 또는 기체 배기물, 압축 공기 시스템, 공기 분리 압축기, 공기 압축기, 경감 디바이스로부터의 액체 냉각제 또는 기체 배기물, 또는 전기적 장비 및/또는 기계적 장비로부터의 액체 냉각제 또는 열풍 중 하나 이상을 포함하는,
    기판을 처리하기 위한 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 열 펌프와 상기 처리 챔버 사이에 배치된 가열기를 사용하는 단계; 또는
    상기 열 펌프와 일렬로 배치된 열 교환기의 제1 측면을 통해 상기 시약을 유동시키는 단계 및 상기 열 교환기의 상기 제1 측면을 통해 유동하는 상기 시약을 가열하기 위해 상기 열 교환기의 제2 측면을 통해 제1 처리 챔버로부터 배출된 배출물을 유동시키는 단계
    중 하나 또는 모두에 의해 요구된 온도까지 상기 가열된 시약을 더 가열하는 단계를 더 포함하는,
    기판을 처리하기 위한 방법.
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