WO2023121244A1 - 고압 열처리 장치 및 그에 사용되는 가스 모니터링 모듈 - Google Patents

고압 열처리 장치 및 그에 사용되는 가스 모니터링 모듈 Download PDF

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WO2023121244A1
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gas
pressure
ring
heat treatment
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PCT/KR2022/020873
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임근영
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주식회사 에이치피에스피
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    • H01L21/6719—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers

Definitions

  • the present invention relates to a heat treatment apparatus used for heat treatment of an object in a high-pressure environment and a gas monitoring module used therefor.
  • an ion implantation process during semiconductor fabrication causes damage to the interface of a wafer.
  • Annealing is a process of healing damage to a corresponding wafer through heat treatment.
  • heat treatment is performed on the wafer when activating impurities, when forming a thin film (CVD), and when performing an Ohmic contact alloy process.
  • gas acts on the wafer.
  • the gas may be supplied at high pressure to the chamber in which the wafer is accommodated. After the end of the heat treatment, the used gas is evacuated from the chamber. After gas evacuation, the heat treated wafer is withdrawn from the chamber. Then, a new wafer and gas are provided to the chamber for the next heat treatment.
  • the chamber has a sealing force of a certain level or higher, so that the supplied gas does not leak to the outside.
  • the sealing force may be weakened. Due to the weakening of the sealing force, the gas in the chamber may leak to the outside. This may cause problems such as a decrease in heat treatment efficiency.
  • One object of the present invention is to provide a high-pressure heat treatment apparatus and a gas monitoring module used therein, capable of detecting internal leakage of gas in a chamber and blocking final external leakage in advance.
  • the inner chamber is formed to accommodate an object for heat treatment; A first part and a second part disposed to face each other to define an accommodating space, and an inner O-ring and an outer O-ring disposed in a corresponding region between the first part and the second part, wherein the accommodating space comprises the inner O-ring.
  • an outer chamber which houses the chamber; an air supply module configured to supply a reaction gas for the heat treatment to the inner chamber at a first pressure higher than atmospheric pressure, and to supply a protective gas to the outer chamber at a second pressure set in relation to the first pressure; a monitoring module including a buffer channel positioned between the inner O-ring and the outer O-ring and supplied with a buffer gas at a third pressure, and a sensing unit configured to sense an environment related to the buffer gas; and a control module configured to determine whether internal leakage of a gas flowing from the accommodating space to the buffer channel through the inner O-ring occurs, based on a result of detecting an environment related to the buffer gas.
  • the monitoring module may further include a buffer air supply line connected to the air supply module and configured to supply the buffer gas to the buffer channel.
  • an exhaust module configured to exhaust the reaction gas and the protective gas from the inner chamber and the outer chamber
  • the monitoring module is connected to the exhaust module to exhaust the buffer gas from the buffer channel. It may further include a buffer exhaust line configured to.
  • the buffer exhaust line is connected to the buffer air supply line
  • the monitoring module includes: a buffer air supply valve configured to regulate the buffer air supply line; and a buffer exhaust valve configured to regulate the buffer exhaust line.
  • the sensing unit includes a pressure sensor connected to one of the buffer air supply line and the buffer exhaust line and configured to detect a pressure change of the buffer gas in a state in which the buffer air supply valve and the buffer exhaust valve are closed. can do.
  • the buffer exhaust line is formed independently of the buffer air supply line
  • the detection unit includes a gas detector installed in the buffer exhaust line and configured to detect the reactive gas mixed in the buffer gas.
  • the monitoring module may further include a pressure control unit disposed in the current of the gas detector to lower the pressure of the flow flowing into the gas detector to a reference pressure or less.
  • the buffer channel may be concavely formed in at least one of the first part and the second part.
  • the third pressure may be set lower than the second pressure.
  • the buffer channel may form a ring shape extending along a circumferential direction of the inner O-ring and the outer O-ring.
  • control module may control the monitoring module and the exhaust module to exhaust the reaction gas, the protective gas, and the buffer gas when it is determined that the gas leakage has occurred.
  • a gas monitoring module for a high-pressure heat treatment apparatus is located between an inner O-ring and an outer O-ring, and the inner O-ring and the outer O-ring are configured to define a receiving space in which process gas is supplied at a pressure higher than atmospheric pressure.
  • a buffer channel disposed in a corresponding region between the first part and the second part disposed to face each other; a buffer supply line connected to the buffer channel and configured to supply a buffer gas at a pressure lower than that of the process gas to the buffer channel; a buffer exhaust line connected to the buffer channel and configured to exhaust the buffer gas from the buffer channel; and a sensing unit configured to sense an environment related to the buffer gas when the process gas internally leaks into the buffer channel through the inner O-ring.
  • the buffer channel may have a ring shape extending along the circumferential directions of the inner O-ring and the outer O-ring.
  • the sensing unit may include a pressure sensor for sensing an increased pressure of the buffer gas due to the internal leakage.
  • the buffer air supply valve formed to regulate the buffer air supply line; and a buffer exhaust valve configured to regulate the buffer exhaust line, and the pressure sensor may detect the pressure of the buffer gas when the buffer air supply valve and the buffer exhaust valve are closed.
  • an inner O-ring and an outer O-ring are installed in a corresponding region between the first part and the second part of the chamber, and a buffer gas is supplied between them.
  • the control module can determine whether internal leakage of the gas passing through the inner O-ring to the buffer channel has occurred. Leakage issues can be identified before they leak externally.
  • control module when the control module exhausts the gas in the chamber and the buffer gas, external leakage of the gas may be blocked in advance.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a high-pressure heat treatment apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining a control configuration of the high-pressure heat treatment apparatus 100 of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing components related to the monitoring module 150 of the high-pressure heat treatment apparatus 100 of FIG. 1 in more detail.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining how the monitoring module 150 of FIG. 3 operates.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an operating method of the monitoring module 150' according to a modification of the monitoring module 150 of FIG. 4 .
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for responding to gas leakage in the high-pressure heat treatment apparatus 100 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a high-pressure heat treatment apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the high-pressure heat treatment apparatus 100 may include an inner chamber 110, an outer chamber 120, an air supply module 130, an exhaust module 140, and a monitoring module 150.
  • the inner chamber 110 has a hollow housing 111 .
  • the accommodation space 113 of the housing 111 is formed to accommodate an object for heat treatment.
  • the housing 111 may be made of a non-metallic material, such as quartz, to reduce the possibility of contaminants (particles) being generated in a high-temperature and high-pressure process environment.
  • a door 115 opening and closing the accommodation space 113 is provided at the lower end of the housing 111 . As the door 115 descends, the accommodation space 113 is opened, and the object may be put into the accommodation space 113 while being mounted on a holder (not shown). According to the operation of a heater (not shown) disposed outside the inner chamber 110, the temperature of the accommodation space 113 may reach several hundred degrees Celsius.
  • the object may be, for example, a semiconductor wafer. In that case, the holder may be a wafer boat capable of stacking the semiconductor wafers in multiple layers.
  • the outer chamber 120 is configured to accommodate the inner chamber 110 . Unlike the inner chamber 110, the outer chamber 120 is free from contamination of semiconductor wafers, and may be made of a metal material.
  • the outer chamber 120 has a housing 121 having a hollow shape.
  • the accommodation space 123 of the housing 121 is formed to accommodate the inner chamber 110 .
  • the housing 121 may be a body portion 121a and a cover portion 121b coupled to define the accommodation space 123 .
  • the outer chamber 120 also includes a door 125, and the door 125 descends together with the door 115 to open the accommodation space 123.
  • the air supply module 130 supplies gas to the chambers 110 and 120 .
  • the air supply module 130 may have a gas supplier 131 connected to a utility (gas supply facility) of a semiconductor factory.
  • the gas supplier 131 may selectively provide, for example, hydrogen/deuterium, fluorine, ammonia, chlorine, nitrogen, or the like as a reaction gas to the internal chamber 110 .
  • the gas supplier 131 may supply, for example, nitrogen, an inert gas, as a protective gas to the external chamber 120 .
  • These reactive gases and protective gases may be collectively referred to as process gases.
  • the process gas is introduced into the inner chamber 110 or the outer chamber 120 through the reaction gas line 133 or the protective gas line 135 .
  • the protective gas introduced into the outer chamber 120 is specifically filled in a space between the outer chamber 120 and the inner chamber 110 .
  • the process gas may be supplied at a pressure higher than atmospheric pressure, for example, at a high pressure ranging from several atmospheres to several tens of atmospheres.
  • the pressure of the reactive gas is the first pressure and the pressure of the protective gas is the second pressure, they can be maintained in the established relationship.
  • the second pressure may be set to be slightly higher than the first pressure. Such a pressure difference provides the advantage that the reactant gas does not leak from the inner chamber 110 .
  • the exhaust module 140 exhausts the process gas from the chambers 110 and 120 .
  • an exhaust pipe 141 may be connected to an upper portion of the inner chamber 110 and extend out of the outer chamber 120 .
  • a gas discharger 143 may be installed in the exhaust pipe 141 .
  • the gas discharger 143 may be a valve that regulates the exhaust of the reaction gas.
  • an exhaust pipe 145 communicating with the external chamber 120 and a gas discharger 147 installed therein may be provided. Since these exhaust pipes 141 and 145 communicate with each other, the reaction gas is diluted with the protective gas to lower its concentration and is exhausted.
  • the monitoring module 150 is a component for determining whether the process gas leaks through the external chamber 120 .
  • the process gas may leak to the outside through a coupling portion of the external chamber 120 .
  • the coupling portion is, for example, a portion where coupling between the body portion 121a and the cover portion 121b or between the housing 121 and the door 125 is made.
  • An O-ring is disposed at the coupling portion to increase sealing force, but leakage may occur through the O-ring when the O-ring is damaged.
  • the monitoring module 150 may also be referred to as a gas monitoring module since it monitors gas leaks. A detailed configuration of the (gas) monitoring module 150 will be described later with reference to FIG. 3 and the like.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining a control configuration of the high-pressure heat treatment apparatus 100 of FIG. 1 .
  • the high-pressure heat treatment apparatus 100 in addition to the air supply module 130 described above, the heating module 160, the measurement module 170, the control module 180, and the storage module (190) may be further included.
  • the heating module 160 is a component including the aforementioned heater.
  • the heater may be disposed in the accommodating space 123 of the external chamber 120 .
  • the heater heats the reaction gas to a reaction temperature.
  • the measurement module 170 is a component that measures the environment of the chambers 110 and 120 .
  • the measurement module 170 may include a pressure gauge 171 and a temperature gauge 175 .
  • a pressure gauge 171 and a temperature gauge 175 may be installed in each of the chambers 110 and 120 .
  • the control module 180 controls the air supply module 130, the exhaust module 140, and the like.
  • the control module 180 may control the air supply module 130 and the like based on the detection/measurement results of the monitoring module 150 and the measuring module 170 .
  • the storage module 190 is a component that stores data, programs, etc. that the control module 180 can refer to for control operation.
  • the storage module 190 may include at least one type of storage medium among a flash memory, a hard disk, a magnetic disk, and an optical disk.
  • control module 180 may control the operation of the air supply module 130 based on the pressure of the chambers 110 and 120 obtained through the pressure gauge 171 .
  • the process gas is injected into the chambers 110 and 120 to reach the first pressure or the second pressure.
  • the control module 180 may also control the operation of the heating module 160 based on the temperature of the chambers 110 and 120 obtained through the temperature gauge 175 . According to the operation of the heating module 160, the reaction gas in the inner chamber 110 may reach the reaction temperature.
  • the control module 180 may stop the heat treatment operation when it is determined that the process gas has leaked internally based on the detection result of the monitoring module 150 while the heat treatment operation is in progress. This will be described in detail with reference to FIG. 6 .
  • FIGS. 3 to 6 A detailed configuration and operation of the monitoring module 150 will be described with reference to FIGS. 3 to 6 .
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing components related to the monitoring module 150 of the high-pressure heat treatment apparatus 100 of FIG. 1 in more detail.
  • the housing 121 may include a body portion 121a and a cover portion 121b. If the body portion 121a has a substantially cylindrical shape, the cover portion 121b may have a shape corresponding to the open top of the body portion 121a. The cover portion 121b may have a substantially dome shape. The body portion 121a and the cover portion 121b are coupled to each other to define the accommodating space 123 . These may be referred to as a first part and a second part, respectively.
  • One part of the first part 121a and the second part 121b faces and contacts each other. A portion where they are in contact may be referred to as a corresponding region between them.
  • An inner O-ring 122a and an outer O-ring 122b may be disposed in the corresponding area.
  • the inner O-ring 122a is located closer to the accommodation space 123 than the outer O-ring 122b.
  • the inner O-ring 122a and the outer O-ring 122b may be seated in the inner groove 123a and the outer groove 123b, respectively.
  • the inner groove 123a and the outer groove 123b are concavely formed in the first part 121a and/or the second part 121b.
  • the monitoring module 150 is configured to operate in conjunction with the inner O-ring 122a and the outer O-ring 122b. Specifically, the monitoring module 150 may have a buffer channel 151 positioned between the inner O-ring 122a and the outer O-ring 122b.
  • the buffer channel 151 is a space where a buffer gas is supplied at a third pressure.
  • the buffer gas is an inert gas, and may be, for example, nitrogen gas.
  • the third pressure may be set lower than the second pressure. This is to prevent the buffer gas from penetrating into the accommodation space 123 through the inner O-ring 122a.
  • the buffer channel 151 may be concavely formed in the first part 121a and/or the second part 121b.
  • the buffer channel 151 extends along the circumferential direction of the inner O-ring 122a (or the outer O-ring 122b).
  • the buffer channel 151 may have a ring shape.
  • the buffer channel 151 may exist only in a partial angular section along the circumferential direction of the inner O-ring 122a or may be divided into a plurality of sections.
  • a buffer supply line 152 is connected to the buffer channel 151.
  • the buffer air supply line 152 may also be connected to the air supply module 130 , receive the buffer gas therefrom and supply the buffer gas to the buffer channel 151 .
  • the environment associated with the buffer gas in the buffer channel 151 is sensed by a sensing unit (eg 158) (FIG. 4).
  • the environment is changed when the reaction gas is mixed with the buffer gas and the pressure of the buffer gas (specifically, the mixed gas of the buffer gas and the process gas) increases accordingly.
  • This environmental change will occur when the process gas in the accommodation space 123 leaks (IL, see FIG. 4) into the buffer channel 151 beyond the inner O-ring 122a.
  • Internal leakage (IL) typically occurs when the inner O-ring 122a is damaged.
  • the detection result of the sensing unit corresponds to the environmental change, it may not mean that the process gas has leaked to the outside of the external chamber 120 . This is because the outer O-ring 122b existing outside the buffer channel 151 prevents gas from leaking to the outside (EL, see FIG. 4). Therefore, the identification of the environmental change provides an important opportunity to block the external leakage (EL) of the process gas in advance.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining how the monitoring module 150 of FIG. 3 operates.
  • the monitoring module 150 may include a buffer exhaust line 155 for exhausting the buffer gas from the buffer channel 151 .
  • a buffer exhaust line 155 is connected to the exhaust module 140 ( FIG. 1 ) to allow the buffer gas to be exhausted through the exhaust module 140 .
  • the buffer exhaust line 155 may also be connected to the buffer supply air line 152 . Accordingly, a portion of the buffer exhaust line 155 close to the buffer channel 151 shares a portion of the buffer air supply line 152 .
  • Buffer air supply valves 153 and buffer exhaust valves 156 may be installed at distinct portions of the buffer air supply line 152 and the buffer exhaust line 155, respectively.
  • a buffer supply valve 153 regulates the supply of the buffer gas through the buffer supply line 152 .
  • buffer exhaust valve 156 regulates the exhaust of the buffer gas through buffer exhaust line 155 .
  • a detection unit 158 may be installed in a shared portion of the buffer air supply line 152 and the buffer exhaust line 155 .
  • the sensing unit 158 may be a pressure sensor for sensing the pressure of the buffer gas in the buffer channel 151 .
  • the pressure sensor detects the pressure of the buffer gas when the buffer supply valve 153 and the buffer exhaust valve 156 are closed.
  • the pressure detector detects a pressure higher than the third pressure.
  • the pressure sensor may be installed in distinct parts of the buffer air supply line 152 and the buffer exhaust line 155.
  • the pressure sensor may directly communicate with the buffer channel 151 independently of the buffer air supply line 152 and the buffer exhaust line 155, and may detect a pressure change of the buffer gas.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an operating method of the monitoring module 150' according to a modification of the monitoring module 150 of FIG. 4 .
  • the buffer exhaust line 155' of the monitoring module 150' is formed independently of the buffer air supply line 152. Accordingly, they may be connected at different points relative to the buffer channel 151.
  • the sensing unit 158' may be a gas detector that senses the reaction gas.
  • the gas detector may be installed in the buffer exhaust line 155'. The reactive gas flows into the buffer channel 151 through the internal leakage IL and is mixed into the buffer gas.
  • the gas detector has sensitive components, which can be damaged by the high pressure of the gas mixture.
  • a pressure control unit 159' may be installed in the current of the gas detector.
  • the pressure regulating unit 159' lowers the pressure of the flow flowing into the gas sensor below the reference pressure.
  • the reference pressure is set to a level at which the gas detector can be protected.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for responding to gas leakage in the high-pressure heat treatment apparatus 100 according to another embodiment of the present invention.
  • control module 180 controls the air supply module 130 to supply the process gas to the chambers 110 and 120 in order to perform a heat treatment operation (S1). .
  • the control module 180 also controls the monitoring modules 150 and 150' so that the buffer gas is supplied to the buffer channel 151 (S3).
  • the buffer gas is supplied through the buffer air supply line 152 .
  • the monitoring modules 150 and 150' detect the environment related to the buffer gas in the buffer channel 151 under the control of the control module 180 (S5). As the process gas passes through the inner O-ring 122a and flows into the buffer channel 151 (internal leakage, IL), the detection unit 158 detects the increased pressure of the mixed gas, and the detection unit 158' ) can detect the reaction gas.
  • the control module 180 may stop the heat treatment operation (S9) when it is determined that internal leakage (IL) has occurred according to the environment detection result (S7). This is because, since the possibility of external leakage (EL) of the process gas is increased, it may be dangerous to continue the heat treatment operation.
  • the control module 180 may also exhaust the process gas and the buffer gas (S11). To this end, the control module 180 may control the exhaust module 140 and the monitoring modules 150 and 150'. This is to eliminate the risk of external leakage (EL) of gas by exhausting all the gas present in the chambers 110 and 120 .
  • EL external leakage
  • the control module 180 may also generate a gas leak alarm (S13).
  • the alert may be notified to the administrator through visual and auditory means. Accordingly, the manager can determine the cause of the gas internal leakage (IL) and perform a necessary response, for example, replacement of the inner O-ring (122a). In that case, the issue of gas leakage can be completely solved.
  • IL gas internal leakage
  • the high-pressure heat treatment apparatus and the gas monitoring module used therein are not limited to the configurations and operation methods of the above-described embodiments.
  • the above embodiments may be configured so that various modifications can be made by selectively combining all or part of each embodiment.
  • monitoring module 150 has been described as being installed in the outer chamber 120, it may also be installed in the inner chamber 110.
  • the monitoring module installed in the inner chamber 110 may have substantially the same configuration as the monitoring module 150 installed in the outer chamber 120 .
  • the present invention has industrial applicability in the field of manufacturing a high-pressure heat treatment apparatus and a gas monitoring module used therein.

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Abstract

본 발명은, 열처리를 위한 대상물을 수용하도록 형성되는 내부 챔버; 수용 공간을 한정하기 위해 서로 마주하도록 배치되는 제1 파트 및 제2 파트와, 상기 제1 파트 및 상기 제2 파트 간의 대응 영역에 배치되는 내측 오링 및 외측 오링을 구비하고, 상기 수용 공간은 상기 내부 챔버를 수용하는, 외부 챔버; 상기 내부 챔버에 상기 열처리를 위한 반응 가스를 대기압보다 높은 제1 압력으로 공급하고, 상기 외부 챔버에 보호 가스를 상기 제1 압력과 관련해 설정된 제2 압력으로 공급하도록 구성되는 급기 모듈; 상기 내측 오링과 상기 외측 오링 사이에 위치하고 버퍼 가스가 제3 압력으로 공급되는 버퍼 채널과, 상기 버퍼 가스와 관련된 환경을 감지하도록 구성되는 감지 유닛을 구비하는 모니터링 모듈; 및 상기 버퍼 가스와 관련된 환경에 대한 감지 결과에 기초하여, 상기 수용 공간에서 상기 내측 오링을 거쳐 상기 버퍼 채널로 진행되는 가스의 내부 누출의 발생 여부를 판단하도록 구성되는 제어 모듈을 포함하는, 고압 열처리 장치 및 그에 사용되는 가스 모니터링 모듈을 제공한다.

Description

고압 열처리 장치 및 그에 사용되는 가스 모니터링 모듈
본 발명은 고압 환경에서 대상물을 열처리하는데 사용되는 열처리 장치와 그에 사용되는 가스 모니터링 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제작 중에서 이온-임플란테이션(ion implantation) 공정은 웨이퍼의 계면에 데미지가 생기게 한다. 어닐링(annealing)은 열처리를 통해 해당 웨이퍼의 데미지를 치유하는 공정이다. 어닐링 이외에도 불순물을 활성화할 때, 박막(CVD)을 형성할 때, Ohmic 접촉 합금 공정을 진행할 때에도, 웨이퍼에 대해 열처리가 수행된다.
열처리시에는 웨이퍼에 대해 가스가 작용하게 된다. 해당 가스는 웨이퍼가 수용된 챔버에 대해 고압으로 공급될 수 있다. 열처리 종료 후에, 사용된 가스는 챔버로부터 배기된다. 가스 배기 후에, 열처리된 웨이퍼는 챔버로부터 인출된다. 이후, 새로운 웨이퍼와 가스가 다음 열처리를 위해 챔버에 제공된다.
챔버는 일정 수준 이상의 밀폐력을 가져서, 공급받은 가스가 외부로 누출되지 않게 한다. 열처리 공정이 지속적으로 수행됨에 따라, 밀폐력은 약화될 수 있다. 밀폐력의 약화로 챔버 내의 가스는 외부로 누출될 수 있다. 이는 열처리 효율의 저하 등의 문제를 야기할 수 있다.
본 발명의 일 목적은, 챔버에서 가스의 내부 누출을 파악하여 최종적인 외부 누출을 사전에 차단할 수 있게 하는, 고압 열처리 장치 및 그에 사용되는 가스 모니터링 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 고압 열처리 장치는, 열처리를 위한 대상물을 수용하도록 형성되는 내부 챔버; 수용 공간을 한정하기 위해 서로 마주하도록 배치되는 제1 파트 및 제2 파트와, 상기 제1 파트 및 상기 제2 파트 간의 대응 영역에 배치되는 내측 오링 및 외측 오링을 구비하고, 상기 수용 공간은 상기 내부 챔버를 수용하는, 외부 챔버; 상기 내부 챔버에 상기 열처리를 위한 반응 가스를 대기압보다 높은 제1 압력으로 공급하고, 상기 외부 챔버에 보호 가스를 상기 제1 압력과 관련해 설정된 제2 압력으로 공급하도록 구성되는 급기 모듈; 상기 내측 오링과 상기 외측 오링 사이에 위치하고 버퍼 가스가 제3 압력으로 공급되는 버퍼 채널과, 상기 버퍼 가스와 관련된 환경을 감지하도록 구성되는 감지 유닛을 구비하는 모니터링 모듈; 및 상기 버퍼 가스와 관련된 환경에 대한 감지 결과에 기초하여, 상기 수용 공간에서 상기 내측 오링을 거쳐 상기 버퍼 채널로 진행되는 가스의 내부 누출의 발생 여부를 판단하도록 구성되는 제어 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 모니터링 모듈은, 상기 급기 모듈에 연결되어, 상기 버퍼 채널에 상기 버퍼 가스를 공급하도록 구성되는 버퍼 급기 라인을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 내부 챔버 및 상기 외부 챔버로부터 상기 반응 가스 및 상기 보호 가스를 배기하도록 구성되는 배기 모듈이 더 포함되고, 상기 모니터링 모듈은, 상기 배기 모듈에 연결되어, 상기 버퍼 채널에서 상기 버퍼 가스를 배기하도록 구성되는 버퍼 배기 라인을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 버퍼 배기 라인은, 상기 버퍼 급기 라인에 연결되고, 상기 모니터링 모듈은, 상기 버퍼 급기 라인을 단속하도록 형성되는 버퍼 급기 밸브; 및 상기 버퍼 배기 라인을 단속하도록 형성되는 버퍼 배기 밸브를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 감지 유닛은, 상기 버퍼 급기 라인 및 상기 버퍼 배기 라인 중 하나에 연결되고, 상기 버퍼 급기 밸브 및 상기 버퍼 배기 밸브가 닫힌 상태에서 상기 버퍼 가스의 압력 변화를 감지하도록 구성되는 압력 감지기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 버퍼 배기 라인은, 상기 버퍼 급기 라인과 독립적으로 형성되고, 상기 감지 유닛은, 상기 버퍼 배기 라인에 설치되어, 상기 버퍼 가스에 혼입된 상기 반응 가스를 감지하도록 구성되는 가스 감지기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 모니터링 모듈은, 상기 가스 감지기의 전류에 배치되어, 상기 가스 감지기로 유입되는 유동의 압력을 기준 압력 이하로 낮추는 압력조절 유닛을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 버퍼 채널은, 상기 제1 파트와 상기 제2 파트 중 적어도 하나에 오목 형성된 것일 수 있다.
여기서, 상기 제3 압력은, 상기 제2 압력 보다 낮게 설정될 수 있다.
여기서, 상기 버퍼 채널은, 상기 내측 오링 및 상기 외측 오링의 둘레 방향을 따라 연장되는 링 형상을 이룰 수 있다.
여기서, 상기 제어 모듈은, 상기 가스 누출이 발생한 것으로 판단한 경우에, 상기 반응 가스, 상기 보호 가스, 및 상기 버퍼 가스를 배기하기 위해 상기 모니터링 모듈 및 상기 배기 모듈을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 고압 열처리 장치용 가스 모니터링 모듈은, 내측 오링 및 외측 오링 사이에 위치하고, 상기 내측 오링 및 상기 외측 오링은 공정 가스가 대기압 보다 높은 압력으로 공급되는 수용 공간을 한정하기 위해 서로 마주하도록 배치되는 제1 파트 및 제2 파트 간의 대응 영역에 배치되는, 버퍼 채널; 상기 버퍼 채널에 연결되고, 상기 버퍼 채널에 상기 공정 가스보다 낮은 압력으로 버퍼 가스를 공급하도록 구성되는 버퍼 급기 라인; 상기 버퍼 채널에 연결되고, 상기 버퍼 채널로부터 상기 버퍼 가스를 배기하도록 구성되는 버퍼 배기 라인; 및 상기 공정 가스가 상기 내측 오링을 거쳐서 상기 버퍼 채널로 내부 누출된 경우에, 상기 버퍼 가스와 관련된 환경을 감지하도록 구성되는 감지 유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 버퍼 채널은, 상기 내측 오링 및 상기 외측 오링의 둘레 방향을 따라 연장되는 링 형상을 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 감지 유닛은, 상기 내부 누출에 따른 상기 버퍼 가스의 상승된 압력을 감지하는 압력 감지기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 버퍼 급기 라인을 단속하도록 형성되는 버퍼 급기 밸브; 및 상기 버퍼 배기 라인을 단속하도록 형성되는 버퍼 배기 밸브가 더 포함되고, 상기 압력 감지기는, 상기 버퍼 급기 밸브 및 상기 버퍼 배기 밸브가 닫힌 상태에서 상기 버퍼 가스의 압력을 감지할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 고압 열처리 장치 및 그에 사용되는 가스 모니터링 모듈에 의하면, 챔버의 제1 파트와 제2 파트 간의 대응 영역에 내측 오링과 외측 오링이 설치되고 그들 사이에는 버퍼 가스가 공급되는 버퍼 채널이 위치한 상태에서 감지 유닛이 버퍼 가스와 관련된 환경을 감지하면 제어 모듈은 그를 기초로 내측 오링을 거쳐 버퍼 채널로 진행되는 가스의 내부 누출의 발생 여부를 판단할 수 있기에, 챔버 내의 가스가 외부 누출되기 전에 누출 이슈가 파악될 수 있다.
나아가, 제어 모듈이 챔버 내의 가스, 그리고 버퍼 가스를 배기시키면, 가스의 외부 누출은 사전에 차단될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 열처리 장치(100)에 대한 개념도이다.
도 2는 도 1의 고압 열처리 장치(100)의 제어적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 1의 고압 열처리 장치(100)의 모니터링 모듈(150)과 관련된 구성들을 보다 구체적으로 보인 부분 단면도이다.
도 4는 도 3의 모니터링 모듈(150)의 작동 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 도 4의 모니터링 모듈(150)의 일 변형예에 따른 모니터링 모듈(150')의 작동 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 열처리 장치(100)의 가스 누출 대응 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압 열처리 장치 및 그에 사용되는 가스 모니터링 모듈에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 열처리 장치(100)에 대한 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 고압 열처리 장치(100)는, 내부 챔버(110), 외부 챔버(120), 급기 모듈(130), 배기 모듈(140), 그리고 모니터링 모듈(150)을 포함할 수 있다.
내부 챔버(110)는 중공형의 하우징(111)을 가진다. 하우징(111)의 수용 공간(113)은 열처리를 위한 대상물을 수용하도록 형성된다. 하우징(111)은 고온과 고압의 공정 환경에서 오염물(파티클)이 발생할 가능성을 줄이기 위해 비금속재, 예를 들어 석영으로 제작될 수 있다. 하우징(111)의 하단에는 수용 공간(113)을 개폐하는 도어(115)가 구비된다. 도어(115)가 하강함에 따라 수용 공간(113)이 개방되고, 상기 대상물은 홀더(미도시)에 장착된 채로 수용 공간(113)에 투입될 수 있다. 내부 챔버(110)의 외측에 배치되는 히터(미도시)의 작동에 따라, 수용 공간(113)의 온도는 수 백 ℃에 이를 수 있다. 상기 대상물은, 예를 들어 반도체 웨이퍼일 수 있다. 그 경우, 상기 홀더는 상기 반도체 웨이퍼를 복수 층으로 적층할 수 있는 웨이퍼 보트(wafer boat)일 수 있다.
외부 챔버(120)는 내부 챔버(110)를 수용하는 구성이다. 외부 챔버(120)는, 내부 챔버(110)와 달리 반도체 웨이퍼에 대한 오염 문제에서 자유롭기에, 금속재로 제작될 수 있다. 외부 챔버(120)는, 구체적으로 중공 형태의 하우징(121)을 가진다. 하우징(121)의 수용 공간(123)은 내부 챔버(110)를 수용하도록 형성된다. 하우징(121)은 수용 공간(123)을 한정하기 위해 몸통부(121a)와 커버부(121b)가 결합된 것일 수 있다. 외부 챔버(120) 역시 도어(125)를 구비하는데, 도어(125)는 도어(115)와 함께 하강하며 수용 공간(123)을 개방할 수 있다.
급기 모듈(130)은 챔버(110,120)에 대해 가스를 공급하는 구성이다. 급기 모듈(130)은 반도체 공장의 유틸리티(가스 공급 설비)에 연통되는 가스 공급기(131)를 가질 수 있다. 가스 공급기(131)는 내부 챔버(110)에 대해 반응 가스로서, 예를 들어 수소/중수소, 플루오르, 암모니아, 염소, 질소 등을 선택적으로 제공할 수 있다. 가스 공급기(131)는 외부 챔버(120)에 대해서는 보호 가스로서, 예를 들어 불활성가스인 질소를 제공할 수 있다. 이들 반응 가스 및 보호 가스는 공정 가스로 통칭될 수 있다. 상기 공정 가스는 반응가스 라인(133) 또는 보호가스 라인(135)를 통해 내부 챔버(110) 또는 외부 챔버(120)에 투입된다. 외부 챔버(120)에 투입된 보호 가스는, 구체적으로 외부 챔버(120)와 내부 챔버(110) 사이의 공간에 채워진다.
상기 공정 가스는, 대기압보다 높은 압력으로서, 예를 들어 수 기압 내지 수십 기압에 이르는 고압으로 공급될 수 있다. 상기 반응 가스의 압력이 제1 압력이고 상기 보호 가스의 압력이 제2 압력일 때, 이들은 설정된 관계로 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 압력이 상기 제1 압력보다 다소 크게 설정될 수 있다. 그런 압력차는 상기 반응 가스가 내부 챔버(110)로부터 누출되지 않게 되는 이점을 제공한다.
배기 모듈(140)은 상기 공정 가스를 챔버(110,120)로부터 배기하는 구성이다. 내부 챔버(110)로부터 상기 반응 가스를 배기하기 위하여, 배기관(141)은 내부 챔버(110)의 상부에 연결되어 외부 챔버(120)의 밖으로 연장될 수 있다. 배기관(141)에는 가스 배출기(143)가 설치될 수 있다. 가스 배출기(143)는 상기 반응 가스의 배기를 단속하는 밸브일 수 있다.
외부 챔버(120)로부터 상기 보호 가스를 배출하기 위해서도, 외부 챔버(120)에 연통되는 배기관(145)과 그에 설치되는 가스 배출기(147)가 구비될 수 있다. 이들 배기관(141 및 145)은 서로 연통되기에, 상기 반응 가스는 상기 보호 가스에 희석되어 그 농도가 낮아져서 배기된다.
모니터링 모듈(150)은 상기 공정 가스가 외부 챔버(120)를 통과하여 누출되는지 여부를 파악하기 위한 구성이다. 상기 공정 가스는, 구체적으로, 외부 챔버(120)의 결합 부위를 통해 외부로 누출될 수 있다. 상기 결합 부위는, 예를 들어, 몸통부(121a)와 커버부(121b), 또는 하우징(121)과 도어(125) 간의 결합이 이루어지는 부분이다. 상기 결합 부위에는 밀폐력을 높이기 위한 오링이 배치되나, 상기 오링이 손상된 경우에 그를 통한 누출이 일어날 수 있다. 모니터링 모듈(150)은 가스 누출을 모니터링하기에 가스 모니터링 모듈이라 칭해질 수도 있다. (가스) 모니터링 모듈(150)의 구체적 구성은 도 3 등을 참조하여 후술한다.
고압 열처리 장치(100)의 제어적 구성은 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 도 1의 고압 열처리 장치(100)의 제어적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
본 도면(및 도 1)을 참조하면, 고압 열처리 장치(100)는, 앞서 설명한 급기 모듈(130) 등에 더하여, 히팅 모듈(160), 계측 모듈(170), 제어 모듈(180), 그리고 저장 모듈(190)을 더 포함할 수 있다.
히팅 모듈(160)은 앞서 언급한 상기 히터를 포함하는 구성이다. 상기 히터는 외부 챔버(120)의 수용 공간(123)에 배치될 수 있다. 상기 히터는 상기 반응 가스를 가열하여 반응 온도에 이르게 한다.
계측 모듈(170)은 챔버(110,120)의 환경을 측정하는 구성이다. 계측 모듈(170)은 압력 게이지(171)와 온도 게이지(175)를 구비할 수 있다. 압력 게이지(171) 및 온도 게이지(175)는 챔버(110,120) 마다 설치될 수 있다.
제어 모듈(180)은 급기 모듈(130), 배기 모듈(140) 등을 제어하는 구성이다. 제어 모듈(180)은 모니터링 모듈(150)과 계측 모듈(170)의 감지/측정 결과에 기초하여, 급기 모듈(130) 등을 제어할 수 있다.
저장 모듈(190)은 제어 모듈(180)이 제어 작동을 위해 참조할 수 있는 데이터, 프로그램 등을 저장하는 구성이다. 저장 모듈(190)은 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 제어 모듈(180)은 압력 게이지(171)를 통해 얻은 챔버(110,120)의 압력에 근거하여, 급기 모듈(130)의 작동을 제어할 수 있다. 급기 모듈(130)의 작동으로 챔버(110,120)에는 상기 공정 가스가 상기 제1 압력 또는 상기 제2 압력에 이르도록 주입된다.
제어 모듈(180)은 또한 온도 게이지(175)를 통해 얻은 챔버(110,120)의 온도에 근거하여, 히팅 모듈(160)의 작동을 제어할 수 있다. 히팅 모듈(160)의 작동에 따라, 내부 챔버(110)에서의 상기 반응 가스는 상기 반응 온도에 이를 수 있다.
제어 모듈(180)은 열처리 작업이 진행되는 중에, 모니터링 모듈(150)의 감지 결과에 기초하여 상기 공정 가스가 내부 누출된 것으로 판단하면, 상기 열처리 작업을 중단시킬 수 있다. 그에 대해서는 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.
모니터링 모듈(150)의 구체적 구성과 작동에 대해서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 3은 도 1의 고압 열처리 장치(100)의 모니터링 모듈(150)과 관련된 구성들을 보다 구체적으로 보인 부분 단면도이다.
본 도면을 추가로 참조하면, 하우징(121)은 몸통부(121a)와 커버부(121b)를 포함할 수 있다. 몸통부(121a)는 대체로 실린더 형태를 가지는 것이라면, 커버부(121b)는 몸통부(121a)의 개방된 상부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 커버부(121b)는 대체로 돔 형상을 가질 수 있다. 몸통부(121a)와 커버부(121b)는 수용 공간(123)을 한정하기 위해 서로 결합된다. 이들은 각기 제1 파트, 제2 파트로 칭해질 수도 있다.
제1 파트(121a)와 제2 파트(121b) 중 일 부분은 서로 마주하며 접촉된다. 이들이 접촉되는 부분은 이들 간의 대응 영역이라 칭해질 수 있다. 상기 대응 영역에는 내측 오링(122a)과 외측 오링(122b)이 배치될 수 있다. 내측 오링(122a)은 외측 오링(122b) 보다 수용 공간(123)에 가까이 위치한다. 내측 오링(122a) 및 외측 오링(122b)은 각기 내측 그루브(123a)와 외측 그루브(123b)에 안착될 수 있다. 내측 그루브(123a)와 외측 그루브(123b)는 제1 파트(121a) 및/또는 제2 파트(121b)에 오목 형성된 것이다.
모니터링 모듈(150)은 내측 오링(122a) 및 외측 오링(122b)과 연관되어 작동하도록 형성된다. 구체적으로, 모니터링 모듈(150)은, 내측 오링(122a)과 외측 오링(122b) 사이에 위치하는 버퍼 채널(151)을 가질 수 있다. 버퍼 채널(151)은 버퍼 가스가 제3 압력으로 공급되는 공간이다. 상기 버퍼 가스는 불활성 가스로서, 예를 들어 질소 가스일 수 있다. 상기 제3 압력은 상기 제2 압력 보다 낮게 설정될 수 있다. 이는 상기 버퍼 가스가 내측 오링(122a)을 통과하여 수용 공간(123)으로 침투하는 것을 막기 위함이다.
버퍼 채널(151)은 제1 파트(121a) 및/또는 제2 파트(121b)에 오목 형성된 것일 수 있다. 버퍼 채널(151)은 내측 오링(122a){또는 외측 오링(122b)}의 둘레 방향을 따라 연장된다. 버퍼 채널(151)이 내측 오링(122a)의 둘레 방향을 따라 전 각도 구간에서 연장된 경우에, 버퍼 채널(151)은 링 형상을 가질 수 있다. 이와 달리, 버퍼 채널(151)은 내측 오링(122a)의 둘레 방향을 따라서 일부 각도 구간에만 존재하거나, 복수 개로 나뉘어 존재하는 것일 수도 있다.
버퍼 채널(151)에 대한 상기 버퍼 가스의 공급을 위하여, 버퍼 급기 라인(152)이 버퍼 채널(151)에 연결된다. 버퍼 급기 라인(152)은 또한 급기 모듈(130)에 연결되어, 그로부터 상기 버퍼 가스를 입력받아 버퍼 채널(151)에 공급할 수 있다.
버퍼 채널(151)에서의 상기 버퍼 가스와 관련된 환경은 감지 유닛(예를 들어, 158)(도 4)에 의해 감지된다. 상기 환경은, 상기 버퍼 가스에 대한 상기 반응 가스의 혼입, 그에 따른 상기 버퍼 가스(구체적으로, 상기 버퍼 가스와 상기 공정 가스의 혼합 가스)의 압력 상승 등의 경우에 변화된다. 이러한 환경 변화는 수용 공간(123)에서의 상기 공정 가스가 내측 오링(122a)을 넘어서 버퍼 채널(151)로 내부 누출(IL, 도 4 참조)된 경우에 발생할 것이다. 내부 누출(IL)은 통상적으로 내측 오링(122a)이 손상된 경우에 일어난다.
상기 감지 유닛의 감지 결과가 상기 환경 변화에 해당하는 것이라고 해서 상기 공정 가스가 외부 챔버(120)의 외부로 누출된 것은 아닐 수 있다. 이는 버퍼 채널(151)의 외측에 존재하는 외측 오링(122b)이 가스의 외부 누출(EL, 도 4 참조)을 막기 때문이다. 그렇기에, 상기 환경 변화에 대한 파악은 상기 공정 가스의 외부 누출(EL)을 사전에 차단하는데 중요한 기회를 제공한다.
도 4는 도 3의 모니터링 모듈(150)의 작동 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
본 도면을 추가로 참조하면, 모니터링 모듈(150)은 버퍼 채널(151)에서 상기 버퍼 가스를 배기하기 위한 버퍼 배기 라인(155)을 구비할 수 있다. 버퍼 배기 라인(155)은 배기 모듈(140, 도 1)에 연결되어, 상기 버퍼 가스가 배기 모듈(140)을 통해 배기되게 한다.
버퍼 배기 라인(155)은 또한 버퍼 급기 라인(152)에 연결될 수 있다. 그에 따라, 버퍼 배기 라인(155) 중 버퍼 채널(151)과 가까운 부분은 버퍼 급기 라인(152)의 일 부분을 공유하게 된다. 버퍼 급기 라인(152)과 버퍼 배기 라인(155) 중 서로 구별되는 부분들에는 각각 버퍼 급기 밸브(153)와 버퍼 배기 밸브(156)가 설치될 수 있다. 버퍼 급기 밸브(153)는 버퍼 급기 라인(152)을 통한 상기 버퍼 가스의 공급을 단속한다. 유사하게, 버퍼 배기 밸브(156)는 버퍼 배기 라인(155)을 통한 상기 버퍼 가스의 배기를 단속한다.
버퍼 급기 라인(152)과 버퍼 배기 라인(155)의 공유 부분에는 감지 유닛(158)이 설치될 수 있다. 감지 유닛(158)은 버퍼 채널(151)에서 상기 버퍼 가스의 압력을 감지하기 위한 압력 감지기일 수 있다. 상기 압력 감지기는, 버퍼 급기 밸브(153)와 버퍼 배기 밸브(156)가 닫힌 상태에서 상기 버퍼 가스의 압력을 감지한다. 상기 공정 가스가 내측 오링(122a)을 거쳐서 버퍼 채널(151)로 내부 누출(IL)된 경우에, 상기 압력 감지기는 상기 제3 압력 보다 상승된 압력을 감지하게 될 것이다.
상기 압력 감지기는, 이상과 달리, 버퍼 급기 라인(152) 및 버퍼 배기 라인(155) 중 서로 구별되는 부분들에 설치될 수 있다. 상기 압력 감지기는 버퍼 급기 라인(152) 및 버퍼 배기 라인(155)과 독립적으로 버퍼 채널(151)에 직접 연통되어, 상기 버퍼 가스의 압력 변화를 감지할 수도 있다.
이상과 다른 가스 누출 모니터링 방식에 대해서는 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 도 4의 모니터링 모듈(150)의 일 변형예에 따른 모니터링 모듈(150')의 작동 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
본 도면을 추가로 참조하면, 모니터링 모듈(150')의 버퍼 배기 라인(155')은 버퍼 급기 라인(152)과 독립적으로 형성된다. 그에 따라, 그들은 버퍼 채널(151)에 대해 서로 다른 지점에서 연결될 수 있다.
감지 유닛(158')은 상기 반응 가스를 감지하는 가스 감지기일 수 있다. 상기 반응 가스를 효과적으로 감지하기 위해, 상기 가스 감지기는 버퍼 배기 라인(155')에 설치될 수 있다. 상기 반응 가스는 내부 누출(IL)을 통해 버퍼 채널(151)로 유동하여 상기 버퍼 가스에 혼입된 것이다.
상기 가스 감지기는 민감한 부품을 가져서, 상기 혼합 가스의 높은 압력에 의해 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 상기 가스 감지기의 전류에는 압력조절 유닛(159')이 설치될 수 있다. 압력조절 유닛(159')은 상기 가스 감지기로 유입되는 유동의 압력을 기준 압력 이하로 낮추는 것이다. 상기 기준 압력은 상기 가스 감지기가 보호받을 수 있는 수준으로 설정된다.
이상의 모니터링 모듈(150,150')의 모니터링 결과를 바탕으로, 제어 모듈(180)이 가스 누출에 대처하는 방식에 대해서 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 열처리 장치(100)의 가스 누출 대응 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 도면(및 도 1 내지 도 5)을 참조하면, 제어 모듈(180)은 열처리 작업을 수행하기 위해 급기 모듈(130)을 제어하여, 챔버(110,120)에 상기 공정 가스가 공급되게 한다(S1).
제어 모듈(180)은 또한 모니터링 모듈(150,150')을 제어하여 버퍼 채널(151)에 상기 버퍼 가스가 공급되게 한다(S3). 상기 버퍼 가스의 공급은 버퍼 급기 라인(152)을 통해 이루어진다.
모니터링 모듈(150,150')은 제어 모듈(180)의 제어하에, 버퍼 채널(151)에서 상기 버퍼 가스 관련 환경을 감지한다(S5). 상기 공정 가스가 내측 오링(122a)을 통과하여 버퍼 채널(151)로 유입(내부 누출, IL)됨에 따라서, 감지 유닛(158)은 상기 혼합 가스의 상승된 압력을 감지하고, 감지 유닛(158')은 상기 반응 가스를 감지할 수 있다.
제어 모듈(180)은 상기 환경에 대한 감지 결과에 따라 내부 누출(IL)이 발생한 것으로 판단한 경우에(S7), 열처리 작업을 중단시킬 수 있다(S9). 상기 공정 가스의 외부 누출(EL)이 발생할 가능성이 높아진 상황이므로, 열처리 작업을 계속하는 것은 위험할 수 있기 때문이다.
제어 모듈(180)은 또한 상기 공정 가스와 상기 버퍼 가스를 배기할 수 있다(S11). 이를 위해, 제어 모듈(180)은 배기 모듈(140)과 모니터링 모듈(150,150')을 제어할 수 있다. 이는 챔버(110,120)에 존재하는 가스를 모두 배기하여 가스의 외부 누출(EL)의 위험을 제거하기 위한 것이다.
제어 모듈(180)은 또한 가스 누출 경보를 발생시킬 수 있다(S13). 상기 경보는 시각적, 청각적 수단을 통해 관리자에게 통보될 수 있다. 그에 따라, 관리자는 가스의 내부 누출(IL)의 원인을 파악하여 필요한 대응, 예를 들어 내측 오링(122a)에 대한 교체를 수행할 수 있다. 그 경우, 가스 누출에 관한 이슈는 온전히 해결될 수 있다.
상기와 같은 고압 열처리 장치 및 그에 사용되는 가스 모니터링 모듈은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
모니터링 모듈(150)은 외부 챔버(120)에 설치되는 것으로 설명하였으나, 그는 내부 챔버(110)에 대해 설치될 수도 있다. 내부 챔버(110)에 설치된 모니터링 모듈은 외부 챔버(120)에 설치된 모니터링 모듈(150)과 대체로 동일하게 구성될 수도 있다.
본 발명은 고압 열처리 장치 및 그에 사용되는 가스 모니터링 모듈의 제조 분야에 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (15)

  1. 열처리를 위한 대상물을 수용하도록 형성되는 내부 챔버;
    수용 공간을 한정하기 위해 서로 마주하도록 배치되는 제1 파트 및 제2 파트와, 상기 제1 파트 및 상기 제2 파트 간의 대응 영역에 배치되는 내측 오링 및 외측 오링을 구비하고, 상기 수용 공간은 상기 내부 챔버를 수용하는, 외부 챔버;
    상기 내부 챔버에 상기 열처리를 위한 반응 가스를 대기압보다 높은 제1 압력으로 공급하고, 상기 외부 챔버에 보호 가스를 상기 제1 압력과 관련해 설정된 제2 압력으로 공급하도록 구성되는 급기 모듈;
    상기 내측 오링과 상기 외측 오링 사이에 위치하고 버퍼 가스가 제3 압력으로 공급되는 버퍼 채널과, 상기 버퍼 가스와 관련된 환경을 감지하도록 구성되는 감지 유닛을 구비하는 모니터링 모듈; 및
    상기 버퍼 가스와 관련된 환경에 대한 감지 결과에 기초하여, 상기 수용 공간에서 상기 내측 오링을 거쳐 상기 버퍼 채널로 진행되는 가스의 내부 누출의 발생 여부를 판단하도록 구성되는 제어 모듈을 포함하는, 고압 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링 모듈은,
    상기 급기 모듈에 연결되어, 상기 버퍼 채널에 상기 버퍼 가스를 공급하도록 구성되는 버퍼 급기 라인을 더 포함하는, 고압 열처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내부 챔버 및 상기 외부 챔버로부터 상기 반응 가스 및 상기 보호 가스를 배기하도록 구성되는 배기 모듈을 더 포함하고,
    상기 모니터링 모듈은,
    상기 배기 모듈에 연결되어, 상기 버퍼 채널에서 상기 버퍼 가스를 배기하도록 구성되는 버퍼 배기 라인을 더 포함하는, 고압 열처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 버퍼 배기 라인은,
    상기 버퍼 급기 라인에 연결되고,
    상기 모니터링 모듈은,
    상기 버퍼 급기 라인을 단속하도록 형성되는 버퍼 급기 밸브; 및
    상기 버퍼 배기 라인을 단속하도록 형성되는 버퍼 배기 밸브를 더 포함하는, 고압 열처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감지 유닛은,
    상기 버퍼 급기 라인 및 상기 버퍼 배기 라인 중 하나에 연결되고, 상기 버퍼 급기 밸브 및 상기 버퍼 배기 밸브가 닫힌 상태에서 상기 버퍼 가스의 압력 변화를 감지하도록 구성되는 압력 감지기를 포함하는, 고압 열처리 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 버퍼 배기 라인은,
    상기 버퍼 급기 라인과 독립적으로 형성되고,
    상기 감지 유닛은,
    상기 버퍼 배기 라인에 설치되어, 상기 버퍼 가스에 혼입된 상기 반응 가스를 감지하도록 구성되는 가스 감지기를 포함하는, 고압 열처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모니터링 모듈은,
    상기 가스 감지기의 전류에 배치되어, 상기 가스 감지기로 유입되는 유동의 압력을 기준 압력 이하로 낮추는 압력조절 유닛을 더 포함하는, 고압 열처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 채널은,
    상기 제1 파트와 상기 제2 파트 중 적어도 하나에 오목 형성된 것인, 고압 열처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 채널은,
    상기 내측 오링 및 상기 외측 오링의 둘레 방향을 따라 연장되는 링 형상을 이루는, 고압 열처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제3 압력은,
    상기 제2 압력 보다 낮게 설정된, 고압 열처리 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 가스 누출이 발생한 것으로 판단한 경우에, 상기 반응 가스, 상기 보호 가스, 및 상기 버퍼 가스를 배기하기 위해 상기 모니터링 모듈 및 상기 배기 모듈을 제어하는, 고압 열처리 장치.
  12. 내측 오링 및 외측 오링 사이에 위치하고, 상기 내측 오링 및 상기 외측 오링은 공정 가스가 대기압 보다 높은 압력으로 공급되는 수용 공간을 한정하기 위해 서로 마주하도록 배치되는 제1 파트 및 제2 파트 간의 대응 영역에 배치되는, 버퍼 채널;
    상기 버퍼 채널에 연결되고, 상기 버퍼 채널에 상기 공정 가스보다 낮은 압력으로 버퍼 가스를 공급하도록 구성되는 버퍼 급기 라인;
    상기 버퍼 채널에 연결되고, 상기 버퍼 채널로부터 상기 버퍼 가스를 배기하도록 구성되는 버퍼 배기 라인; 및
    상기 공정 가스가 상기 내측 오링을 거쳐서 상기 버퍼 채널로 내부 누출된 경우에, 상기 버퍼 가스와 관련된 환경을 감지하도록 구성되는 감지 유닛을 포함하는, 고압 열처리 장치용 가스 모니터링 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 버퍼 채널은,
    상기 내측 오링 및 상기 외측 오링의 둘레 방향을 따라 연장되는 링 형상을 이루는, 고압 열처리 장치용 가스 모니터링 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 감지 유닛은,
    상기 내부 누출에 따른 상기 버퍼 가스의 상승된 압력을 감지하는 압력 감지기를 포함하는, 고압 열처리 장치용 가스 모니터링 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 버퍼 급기 라인을 단속하도록 형성되는 버퍼 급기 밸브; 및
    상기 버퍼 배기 라인을 단속하도록 형성되는 버퍼 배기 밸브를 더 포함하고,
    상기 압력 감지기는,
    상기 버퍼 급기 밸브 및 상기 버퍼 배기 밸브가 닫힌 상태에서 상기 버퍼 가스의 압력을 감지하는, 고압 열처리 장치용 가스 모니터링 모듈.
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