KR100385450B1 - 반도체 공정용 칠러 - Google Patents

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Abstract

탱크 내부의 냉각제 순환 구조를 수직형으로 개선시켜서 가열된 냉각제가 기화되어 증발되는 것을 방지하고 항상 일정량의 냉각제가 히터에 의하여 가열되도록 개선된 반도체 공정용 칠러에 관한 것으로써, 소정 장치의 냉각을 위하여 순환되는 냉각제의 온도를 조절하기 위하여 소정 높이에 격리판이 구성되어 상부에 냉각조와 하부에 가열조가 형성된 냉각제 탱크, 상기 냉각제탱크의 상부 냉각조 내에 설치되어서 상기 순환된 냉각제를 유입하여 냉각시킨 후 상기 냉각조 내로 배출시키는 쿨러, 상기 냉각제 탱크의 하부 가열조 내에 설치되어서 상기 쿨러에서 배출된 냉각된 냉각제가 상기 격리판을 넘어서 상기 가열조로 유입되면 가열시키는 히터, 상기 히터에 전원을 공급하는 히터 구동부 및 히터의 PID 제어에 의해 설정온도를 유지된 상기 가열조의 냉각제를 순환시키는 펌프를 구비한다.
따라서, 본 발명은 냉각제가 증발에 의하여 낭비되는 것이 방지될 수 있고, 히터가 항상 일정량 이상의 냉각제를 가열함으로써 이상상태가 발생되지 않아서, 설비 가동율을 향상시키고 설비의 안정성이 확보되는 효과가 있다.

Description

반도체 공정용 칠러{Chiller for a semiconductor process}
본 발명은 반도체 공정용 칠러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부의 냉각제 순환 구조를 수직형으로 개선시켜서 가열된 냉각제가 기화되어 낭비되는 것을 방지하고 항상 일정량의 냉각제가 히터에 의하여 가열되도록 개선된 반도체 공정용 칠러에 관한 것이다.
칠러(chiller)란 반도체 소자의 제조공정에서 안정적인 공정제어를 위한 온도조절장치이다. 특히 칠러는 여러공정 중에서 식각 및 노광공정에서 주로 사용하게 되는데 공정중 과도한 열이 발생하는 전극판 및 챔버(chamber)의 온도를 일정하게 유지시켜 줌으로써 고온으로 인한 웨이퍼의 파손 및 생산성의 저하를 막아주게 된다.
웨이퍼가 반도체 공정을 수행하기 위하여 척에 안착된 상태에서 후면을 냉각하기 위한 종래의 칠러는 도 1과 같이 구성된다.
웨이퍼(10)가 안착되는 척(12)에 냉각제가 배관(14)으로부터 공급되어 척
(12)에서 순환되어 웨이퍼(10)의 후면을 냉각시킨 후 배관(16)을 통하여 칠러로 순환된다.
칠러(20)는 커버(22)가 실리콘 캐스킷(24)으로 기밀이 유지되도록 개재되어 냉각제 탱크(26)에 결합되고, 냉각제 탱크(26)는 격리판(28)에 의하여 내부 공간이 냉각조(30)와 가열조(32)로 구분된다. 냉각제 탱크(26)에는 일정 수위의 냉각제가 수용된다.
냉각조(30)에는 쿨러(34)가 설치되며, 쿨러(34)는 배관(16)을 통하여 유입된 냉각제를 냉각시켜서 드레인(36)으로 배출한다. 그리고, 가열조(32)에는 히터 구동부(38)에서 공급되는 전원에 의하여 가열되는 히팅 코일(40)이 구성되며, 히팅 코일(40)은 냉각되어 격리판(28)에 형성된 관통구를 통하여 넘어온 냉각제가 일정 온도가 되도록 가열시킨다.
그러므로, 냉각된 냉각제가 가열에 의하여 일정 온도로 유지되어 펌프(42)의 펌핑에 의하여 척(12)으로 공급되어 웨이퍼(10) 후면 냉각에 이용된다.
이러한 과정에서 냉각조(30)의 냉각된 냉각제는 화살표 46과 같이 가열조
(32)로 순환되고, 가열조(32)에서 가열된 냉각제는 화살표 48과 같이 냉각조(30)로 순환될 수 있다.
그러나, 냉각조(30)의 냉각과 가열조(32)의 가열의 적절한 조합으로 일정한 온도의 냉각제를 공급하는 칠러에서 코일(40)의 가열온도가 높기 때문에 가열조
(32)에서 가열된 냉각제는 화살표 50와 같이 소정량 증발된다.
이러한 냉각제의 증발은 과도한 냉각제의 소비를 야기시키는 문제점이 있다.
또한, 냉각제의 증발로 인하여 냉각제의 수위가 낮아지거나 냉각제의 온도 변화에 따라서 수위가 낮아지면 코일이 노출되어서 과열이 초래되는 문제점이 있다.
상술한 바와 같이 종래의 칠러는 관리상 문제점과 안정적인 가동상 문제점을 갖는다.
본 발명의 목적은 가열에 따른 냉각제의 증발을 방지하여 반도체 공정의 냉각용으로 순환되는 냉각제가 낭비되는 것을 방지함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 히터가 항상 일정량 이상의 냉각제를 가열하여 과열과 같은 이상 상태가 발생되지 않고 안정적으로 동작되게 함에 있다.
도 1은 종래의 반도체 공정용 칠러를 나타내는 단면도
도 2는 본 발명에 따른 반도체 공정용 칠러를 나타내는 단면도
본 발명에 따른 반도체 공정용 칠러는, 소정 장치의 냉각을 위하여 순환되는 냉각제의 온도를 조절하는 반도체 공정용 칠러에 있어서, 소정 높이에 격리판이 구성되고, 상기 격리판의 상부에는 냉각조가 형성되고 하부에는 가열조가 형성된 냉각제 탱크; 상기 냉각조의 내부에 설치되며, 상기 소정장치를 순환한 냉각제를 유입하여 냉각시킨 후 상기 냉각조로 배출시키는 쿨러; 상기 가열조 내에 설치되며, 상기 쿨러에서 배출되어 상기 격리판을 넘어서 유입되는 냉각된 냉각제를 가열시키는 히터; 상기 히터에 전원을 공급하는 히터 구동부; 및 상기 가열조에서 가열된 냉각제를 상기 소정장치로 순환시키는 펌프를 포함한다.
바람직하게는, 상기 냉각제 탱크의 일측벽의 소정 높이에 설치되는 제 1 수위 감지 센서와, 상기 제 1 수위 감지센서보다 낮은 위치에 설치되는 제 2 수위감지센서와, 상기 제 1 수위 감지센서에서 센싱된 신호에 의해 냉각제의 충전을 경보하는 경보부를 더 포함하며, 상기 제 2 수위 감지센서의 센싱신호에 의하여 상기 히터 구동부와 상기 펌프의 구동을 제어한다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 공정용 칠러의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예는 웨이퍼(100)가 안착되는 척(102)에 웨이퍼(100)의 후면 냉각을 위한 냉각제를 배관(104)과 배관(106)을 통하여 순환시키기 위한 것이다.
칠러(110)는 커버(112)와 냉각제 탱크(116)가 실리콘 개스킷(114)를 개재하여 결합되도록 구성되며, 냉각제 탱크(116)는 상부의 냉각조(120)와 하부의 가열조
(122)로 격리판(124)으로 구분된다.
상부의 냉각조(120)에는 쿨러(126)가 설치되고, 쿨러(126)는 배관(106)으로 유입된 냉각제를 냉각하여 드레인관(128)을 통하여 냉각조(120)로 공급한다.
그리고, 하부의 가열조(122)에는 히터 구동부(130)로부터 전원을 공급받아서 가열되는 히터(132)가 설치되고, 가열조(122)의 바닥에는 냉각제의 교체를 위하여 이용되는 드레인관(134)이 소정 영역에 형성된다.
그리고, 가열조(122)의 바닥 다른 영역에는 배관(104)에 연결되는 유출구가형성되며, 배관(104)에 펌프(136)가 설치되어서 가열조(122)에 수용된 냉각제를 순환시킨다.
그리고, 냉각제 탱크(116)의 측벽 소정 높이에 냉각제의 수위를 감지하기 위한 제 1 수위감지센서(138)가 설치되어서 냉각제의 수위가 떨어지면 그에 대한 경보신호를 경보부(140)로 전송하고, 경보부(140)는 발음 또는 발광으로 경보동작을 수행하도록 구성된다. 그리고, 수위감지센서(138)보다 하부에 제 2 수위감지센서
(142)가 설치되고, 제 2 수위감지센서(142)는 수위를 센싱한 신호 'A'를 히터구동부(130)와 펌프(136)에 전달하고, 냉각제의 수위가 제 2 수위감지센서(142) 위치까지 떨어져서 그에 대한 신호 'A'가 입력되면 히터구동부(130)와 펌프(136)는 동작이 중지되도록 구성된다.
상술한 바와 같이 구성됨에 따라서, 척(102)에 냉각제가 배관(104, 106)을 따라서 순환되며, 웨이퍼(100)의 후면을 냉각시킨 냉각제는 칠러(110)에 공급되어 다시 일정 수준의 온도로 조절된 후 재 공급되는 순환계가 구성된다.
이때 칠러(110)의 내부 냉각조(120)에는 배관(106)을 통하여 공급되는 냉각제가 쿨러(126)에서 냉각되어서 드레인 배관(128)을 통하여 배출된다.
드레인 배관(128)을 통하여 배출되는 냉각제는 이미 배출된 다른 냉각제보다 온도가 상대적으로 낮기 때문에 상승하지 않고 격리판(118)의 하부에 침적되면서 점차적으로 상승되어 화살표 144와 같이 가열조(122)로 유입된다.
가열조(122)에 유입된 냉각제는 히터(132)의 가열에 의하여 척(102)으로 공급되기 적당한 온도로 상승되며, 이렇게 온도가 조절된 냉각제는 펌프(136)의 펌핑에 의하여 순환된다.
한편, 일부 냉각제는 히터(132)에 직접 가열되어 기화점까지 온도가 상승되지만 상부로 이동되면서 다른 냉각제와 열교환이 이루어짐으로써 온도가 하강된다. 결국, 냉각제는 열교환에 의하여 증발되지 않는다. 따라서, 증발에 따른 냉각제의 낭비가 방지될 수 있다.
그리고, 실시예의 구성에 의하여 히터(132)가 냉각제 탱크(116)의 하부에 구성됨으로써 냉각제가 어느 정도 레벨 이하로 줄더라도 히터가 노출될 정도까지 줄지 않게되어서 항상 일정량의 냉각제를 히터가 가열시키고 공기에 노출되지 않게 된다. 결국 과열이 발생되지 않게 된다.
따라서, 본 발명은 냉각제가 증발에 의하여 낭비되는 것이 방지될 수 있고, 히터가 항상 일정량 이상의 냉각제를 가열함으로써 이상상태가 발생되지 않아서, 설비 가동율을 향상시키고 설비의 안정성이 확보되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 소정 장치의 냉각을 위하여 순환되는 냉각제의 온도를 조절하는 반도체 공정용 칠러에 있어서,
    소정 높이에 격리판이 구성되고, 상기 격리판의 상부에는 냉각조가 형성되고 하부에는 가열조가 형성된 냉각제 탱크;
    상기 냉각조의 내부에 설치되며, 상기 소정장치를 순환한 냉각제를 유입하여 냉각시킨 후 상기 냉각조로 배출시키는 쿨러;
    상기 가열조 내에 설치되며, 상기 쿨러에서 배출되어 상기 격리판을 넘어서 유입되는 냉각된 냉각제를 가열시키는 히터;
    상기 히터에 전원을 공급하는 히터 구동부; 및
    상기 가열조에서 가열된 냉각제를 상기 소정장치로 순환시키는 펌프를 포함하는 반도체 공정용 칠러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각제 탱크의 일측벽의 소정 높이에 설치되는 제 1 수위 감지 센서와, 상기 제 1 수위 감지센서보다 낮은 위치에 설치되는 제 2 수위감지센서와, 상기 제 1 수위 감지센서에서 센싱된 신호에 의해 냉각제의 충전을 경보하는 경보부를 더 포함하며,
    상기 제 2 수위 감지센서의 센싱신호에 의하여 상기 히터 구동부와 상기 펌프의 구동을 제어하는 반도체 공정용 칠러.
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