KR100528334B1 - Baking system - Google Patents
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Abstract
베이크 시스템에 관해 개시되어 있다. 개시된 베이크 시스템은 상부면에 베이크용 웨이퍼가 로딩되고, 내부에 소정량의 작동유체가 채워져 있고, 측면 및 천장에 상기 작동유체 공급을 위한 윅(wick)이 형성된 히트 파이프와, 상기 작동유체의 히팅을 통해 상기 상부면을 히팅하는데 사용되는 히터와, 순환을 통해서 상기 히트 파이프의 작동유체와 교환될 액상냉매가 구비되어 있고 내면에 윅이 형성된 히트 파이프로 구성된 보조 냉각부와, 상기 작동유체와 상기 액상냉매의 순환을 위한 것으로 상기 히트 파이프와 상기 보조 냉각부를 연결하는 연결관 및 상기 연결관에 연결관을 흐르는 유체의 단속을 위한 단속수단이 구비된 것을 특징으로 하는 베이크 시스템을 제공한다.A bake system is disclosed. The disclosed bake system includes a heat pipe having a baking wafer loaded on an upper surface thereof, filled with a predetermined amount of working fluid therein, and having a wick for supplying the working fluid to the side and the ceiling, and heating of the working fluid. An auxiliary cooling unit comprising a heater used to heat the upper surface through the heat pipe, a liquid refrigerant to be exchanged with the working fluid of the heat pipe through circulation, and a heat pipe having a wick formed therein, and the working fluid and the It provides a baking system for the circulation of the liquid refrigerant is provided with a connection pipe for connecting the heat pipe and the auxiliary cooling unit and an intermittent means for controlling the fluid flowing through the connection pipe in the connection pipe.
Description
본 발명은 반도체 제조에 사용되는 베이크 시스템에 관한 것으로써, 보다 자세하게는 히트 파이프를 이용한 냉각수단으로 구비하는 베이크 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a baking system used for semiconductor manufacturing, and more particularly to a baking system provided as a cooling means using a heat pipe.
반도체 장치의 제조 공정 중 사진 공정은 웨이퍼 상에 감광막을 도포하는 공정과 도포된 감광막을 노광전에 베이크하는 프리 베이크(Pre-bake) 공정과 상기 감광막을 소정의 패턴으로 디자인하기 위한 노광공정 후에 실시되는 노광 후 베이크(Post Exposure Bake) 공정을 포함한다.The photolithography process in the manufacturing process of the semiconductor device is performed after the process of coating the photoresist film on the wafer, the pre-bake process of baking the applied photoresist film before exposure, and the exposure process for designing the photoresist film in a predetermined pattern. Post Exposure Bake process is included.
사진 공정에서 베이크 온도는 사용된 감광막의 종류와 공정의 종류에 따라 달라진다. 예컨대, 상황에 따라 베이크는 150℃에서 실시되기도 하고, 90℃에서 실시해야하는 경우도 있다. 때문에 현재 널리 사용되는 베이크 장비는 상황에 맞춰 베이크 온도를 조절할 수 있도록 히팅 및 냉각 시스템을 갖추고 있다. In the photographic process, the baking temperature depends on the type of photoresist film used and the type of process. For example, baking may be performed at 150 degreeC, and you may need to carry out at 90 degreeC depending on a situation. Because of this, today's widely used baking equipment has a heating and cooling system to adjust the baking temperature to suit the situation.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 의한 베이크 장비의 냉각 시스템(이하, 종래의 냉각 시스템이라 함)을 보여주는 단면도들이다.1 to 3 are cross-sectional views showing a cooling system of the baking equipment according to the prior art (hereinafter referred to as a conventional cooling system).
먼저, 도 1에 도시된 종래의 냉각 시스템은 대한민국의 특2001-0015371호에 기재된 것으로써, 플레이트(54)내에 냉매가 흐를 수 있는 냉각 매체로(56, 57)를 설치하고, 이를 통해서 냉매를 순환시키는 방법으로 가열 플레이트(51)를 냉각시킨다. 도 1에서 참조번호 52 및 53은 각각 히터 및 리프트 핀이고, 55는 쿨링 플레이트이다. 그리고 참조번호 60과 61은 냉각매체의 공급로이고, 62와 63은 절환밸브이며, 64 내지 69는 각각 드레인, 온도센서, 유닛 컨트롤러, 온도 조절기, 솔레노이드 밸브 및 전원이다. 또한, 참조번호 80은 전체 시스템의 동작을 조절하는 시스템 컨트롤러이다.First, the conventional cooling system shown in FIG. 1, as described in Korean Patent No. 2001-0015371, installs cooling medium passages 56 and 57 through which a coolant can flow in a plate 54, thereby providing a coolant. The heating plate 51 is cooled by the circulating method. In Fig. 1, reference numerals 52 and 53 are heater and lift pins, respectively, and 55 is a cooling plate. Reference numerals 60 and 61 are supply paths of the cooling medium, 62 and 63 are switching valves, and 64 to 69 are drains, temperature sensors, unit controllers, thermostats, solenoid valves, and power supplies, respectively. Also, reference numeral 80 is a system controller for controlling the operation of the entire system.
다음, 도 2에 도시된 종래의 냉각 시스템은 일본특개평11-227512(공개번호:2001-118789A)에 기재된 것으로써, 베이크 플레이트에 대응되는 열판(70) 하부에 다수의 노즐(74)이 설치되어 있다. 노들(74)을 통해 열판(70)에 유체를 분사하여 열판(70)을 냉각시킨다. 도면에서 참조번호 71, 83, 85, 87, 93 및 96은 각각 히터, 가이드, 내측 케이스, 스포트 링, 냉각 플레이트 및 흑색 플레이트이다.Next, the conventional cooling system shown in FIG. 2 is described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-227512 (Publication No. 2001-118789A), and a plurality of nozzles 74 are installed below the hot plate 70 corresponding to the baking plate. It is. The fluid is injected into the hot plate 70 through the furnace 74 to cool the hot plate 70. In the drawings, reference numerals 71, 83, 85, 87, 93 and 96 are a heater, a guide, an inner case, a spot ring, a cooling plate and a black plate, respectively.
계속해서, 도 3에 도시된 종래의 냉각 시스템은 대한민국 특2001-0051755호에 기재된 것으로써, 쿨링 장치(30)에는 펠티어 소자(101)가 내장된 냉각판(99)을 구비한다. 펠티어 소자(101)는 냉각판(99)을 소정의 온도로 조절한다. 또한, 펠티어 소자(101)에 전력을 공급하는 전원 제어부(102)와 펠티어 소자(101)의 온도를 제어하는 온도제어수단(103) 및 PID제어 파라미터 변경수단(105)이 쿨링 장치(30)에 구비되어 있다. 또한, 펠티어 소자(101)로부터 발생된 열을 방열시키기 위한 유로(111)가 설치되어 있다. 도면에서 참조번호 90, 91 및 92는 각각 웨이퍼(W)를 올리는 승강핀, 관통 구멍 및 웨이퍼(W)를 지지하는 프록시미티 핀이고, 104는 냉각판(99)의 온도를 감지하는 온도 센서이다.Subsequently, the conventional cooling system shown in FIG. 3 is described in Korean Patent No. 2001-0051755, and the cooling device 30 includes a cooling plate 99 in which the Peltier element 101 is incorporated. The Peltier element 101 adjusts the cooling plate 99 to a predetermined temperature. In addition, the power supply control unit 102 for supplying power to the Peltier element 101, the temperature control unit 103 for controlling the temperature of the Peltier element 101, and the PID control parameter changing unit 105 are provided to the cooling device 30. It is provided. In addition, a flow path 111 for dissipating heat generated from the Peltier element 101 is provided. In the drawings, reference numerals 90, 91, and 92 are lift pins for raising the wafer W, through holes, and proximity pins for supporting the wafer W, respectively, and 104 are temperature sensors for sensing the temperature of the cooling plate 99. .
이와 같은 종래의 냉각 시스템의 경우, 나름대로의 이점이 있기는 하지만, 냉각이 국부적으로 이루어지기 때문에, 베이크 플레이트의 영역별 온도 편차가 크다. 곧, 베이크 플레이트의 전체가 균일하게 냉각되지 못한다. 또한, 냉각이 시작되어 원하는 균일한 온도 분포를 얻기까지 오랜 시간이 소요된다. 이러한 것들은 반도체 장치의 생산성을 크게 떨어뜨리는 요인의 하나가 된다.In such a conventional cooling system, although there are advantages in its own way, since the cooling is performed locally, the temperature variation for each region of the baking plate is large. In other words, the entire baking plate is not cooled uniformly. In addition, it takes a long time for cooling to begin to achieve the desired uniform temperature distribution. These are one of the factors that greatly reduce the productivity of the semiconductor device.
종래의 냉각 시스템에 대해 이러한 문제점들이 부각되면서, 대안으로 제시된 것 중의 하나가 다양한 온도로 설정된 베이크 플레이트를 다수 설치하는 방안이다. 이 방안은 냉각시간의 문제는 해소될 수도 있지만, 한 스피너(spinner)에 다수의 베이크 플레이트가 구비됨으로써, 스피너가 대형화되기 때문에, 바람직한 방안으로 볼 수 없다.As these problems emerge with conventional cooling systems, one of the alternatives is to install multiple bake plates set at various temperatures. This method can solve the problem of cooling time, but because a plurality of bake plates are provided in one spinner, the spinner is enlarged, which is not a preferable method.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 핫 플레이트의 상부면 전 영역을 균일하게 냉각함은 물론, 냉각시간을 크게 줄일 수 있는 베이크 시스템을 제공함에 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the above-described problems of the prior art, to provide a baking system that can cool the entire area of the upper surface of the hot plate uniformly, as well as significantly reduce the cooling time.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상부면에 베이크용 웨이퍼가 로딩되고, 내부에 소정량의 작동유체가 채워져 있고, 측면 및 천장에 상기 작동유체 공급을 위한 윅(wick)이 형성된 히트 파이프와, 상기 작동유체의 히팅을 통해 상기 상부면을 히팅하는데 사용되는 히터와, 순환을 통해서 상기 히트 파이프의 작동유체와 교환될 액상냉매가 구비된 보조 냉각부와, 상기 작동유체와 상기 액상냉매의 순환을 위한 것으로 상기 히트 파이프와 상기 보조 냉각부를 연결하는 연결관 및 상기 연결관에 연결관을 흐르는 유체의 단속을 위한 단속수단이 구비된 것을 특징으로 하는 베이크 시스템을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention is a heat pipe with a baking wafer loaded on the upper surface, a predetermined amount of working fluid is filled therein, and a wick for supplying the working fluid to the side and the ceiling is formed. And an auxiliary cooling unit having a heater used to heat the upper surface through the heating of the working fluid, and a liquid refrigerant to be exchanged with the working fluid of the heat pipe through circulation, and the working fluid and the liquid refrigerant. It provides a baking system for the circulation is provided with a connection pipe for connecting the heat pipe and the auxiliary cooling unit and the connection means for the control of the fluid flowing through the connection pipe to the connection pipe.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 연결관은 상기 히트 파이프의 동일 측면과 상기 보조 냉각부의 동일 측면을 연결하는 제1 및 제2 유로이다.According to an embodiment of the present invention, the connecting pipes are first and second flow paths connecting the same side of the heat pipe and the same side of the auxiliary cooling unit.
또한, 상기 보조 냉각부는 상기 액상냉매가 저장된 냉매저장탱크, 유입되는 상기 작동유체의 냉각을 위해 상기 냉매저장탱크에 구비된 냉각장치 및 상기 상부면 냉각시 상기 액상냉매를 가압하기 위한 가압수단을 포함한다. 이때, 상기 냉매저장탱크 내부면에 윅(wick)이 형성되어 있기 때문에, 상기 보조 냉각부는 히트 파이프 구성을 갖는 것으로 보는 것이 바람직하다. The auxiliary cooling unit may further include a refrigerant storage tank in which the liquid refrigerant is stored, a cooling device provided in the refrigerant storage tank for cooling the working fluid introduced therein, and pressurizing means for pressurizing the liquid refrigerant during cooling of the upper surface. do. In this case, since the wick is formed on the inner surface of the refrigerant storage tank, it is preferable that the auxiliary cooling unit has a heat pipe configuration.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 연결관은 상기 히트 파이프의 일측과 상기 보조 냉각부의 일측을 연결하는 제1 연결관 및 상기 히트 파이프의 타측과 상기 보조 냉각부의 타측을 연결하는 제2 연결관으로 구성된다.According to another embodiment of the present invention, the connecting pipe is a first connecting pipe connecting one side of the heat pipe and one side of the auxiliary cooling unit and a second connecting pipe connecting the other side of the heat pipe and the other side of the auxiliary cooling unit. It consists of.
또한, 상기 보조 냉각부는 상기 액상냉매가 저장된 냉매저장탱크 및 유입되는 상기 작동유체의 냉각을 위해 상기 제1 냉매저장탱크에 구비된 냉각장치를 포함한다.In addition, the auxiliary cooling unit includes a refrigerant storage tank in which the liquid refrigerant is stored and a cooling device provided in the first refrigerant storage tank for cooling of the working fluid flowing in.
상기 단속수단은 펌프 또는 밸브이다.The control means is a pump or a valve.
상기 히트 파이프의 타측과 상기 보조 냉각부사이의 상기 연결관에 상기 연결관을 흐르는 유체를 히팅하기 위한 보조히터가 구비되어 있다. 또 상기 제1 냉매저장탱크에 상기 히트 파이프로 공급되는 유체를 히팅하기 위한 보조히터가 구비되어 있다.An auxiliary heater for heating a fluid flowing through the connection pipe is provided in the connection pipe between the other side of the heat pipe and the auxiliary cooling unit. In addition, an auxiliary heater for heating the fluid supplied to the heat pipe to the first refrigerant storage tank is provided.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 또한 상부면에 베이크용 웨이퍼가 로딩되고, 내부에 소정량의 작동유체가 채워져 있고, 측면 및 천장에 상기 작동유체 공급을 위한 윅(wick)이 형성된 히트 파이프와, 상기 작동유체의 히팅을 통해 상기 상부면을 히팅하는데 사용되는 히터와, 일단이 상기 작동유체가 유출되는 상기 히트 파이프의 일측에 연결되고, 타단이 상기 유출된 작동유체가 유입되는 상기 히트 파이프의 타측에 연결된 연결관 및 상기 연결관에 연결관을 흐르는 상기 작동유체의 냉각을 위한 냉각장치 및 상기 작동유체의 단속을 위한 단속수단이 구비된 것을 특징으로 하는 베이크 시스템을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention is also a heat-baking wafer is loaded on the upper surface, a predetermined amount of working fluid is filled therein, a wick (wick) for the supply of the working fluid is provided on the side and ceiling A pipe, a heater used to heat the upper surface through heating of the working fluid, one end of which is connected to one side of the heat pipe through which the working fluid flows out, and the other end of the heat into which the outflowing working fluid flows in A connecting system connected to the other side of the pipe and a cooling system for cooling the working fluid flowing through the connecting pipe to the connecting pipe and an intermittent means for controlling the operating fluid is provided.
여기서, 상기 냉각장치는 상기 연결관의 일부 구간을 감싸도록 구비된다.Here, the cooling device is provided to surround a portion of the connection pipe.
또한, 상기 단속수단은 상기 히트 파이프의 일측과 상기 냉각장치사이 및 상기 히트 파이프의 타측과 상기 냉각장치사이에 각각 구비된 펌프 또는 밸브이다.In addition, the control means is a pump or a valve provided between the one side of the heat pipe and the cooling device, and the other side of the heat pipe and the cooling device, respectively.
이러한 본 발명을 이용하면, 핫 플레이트의 전 영역을 수십초 정도의 짧은 시간에 고르게 냉각시켜 온도 안정화를 이룰 수 있다. 아울러 구비된 보조히터를 이용하여 상기 핫 플레이트의 히팅 시간도 줄일 수 있어, 생산성이 종래보다 훨씬 높아진다.Using the present invention, temperature stabilization can be achieved by uniformly cooling the entire area of the hot plate in a short time of about tens of seconds. In addition, it is possible to reduce the heating time of the hot plate by using the auxiliary heater provided, the productivity is much higher than the conventional.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 베이크 시스템을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, a baking system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated for clarity.
<제1 실시예><First Embodiment>
본 발명의 제1 실시예에 의한 베이크 시스템은 도 4에 도시한 바와 같이 본체(P1)와 이에 연결된 히트 파이프로 구성된 보조 냉각부(P2)(이하, 보조 냉각부라 함)를 구비한다. 본체(P1)는 히트 파이프(100)와 그 밑면에 접촉되도록 구비된 히터(102)를 포함한다. 보조 냉각부(P2)는 액상냉매(104b)가 일부 채워진 제1 냉매저장탱크(106), 제1 냉매저장탱크(106)의 아래쪽에 구비되어 액상냉매(104b)를 냉각하기 위한 제1 냉각장치(110) 및 제1 냉매저장탱크(106)의 위쪽에 구비되어 액상냉매(104b)를 히트 파이프(100)로 강제 순환시키기 위한 가압수단(109)을 포함한다. 제1 냉매저장탱크(106)의 내면, 특히 내 측면 및 천장에 윅이 형성되어 있어 제1 냉매저장탱크(106)에 유입된 고온의 작동유체는 윅으로부터 모세관력을 받아 제1 냉매저장탱크(106)의 측면을 따라 천장까지 이동하면서 증발된다. 이 과정에서 제1 냉매저장탱크(106)에 유입된 상기 고온의 작동유체는 냉각된다. 이와 같이 제1 냉매저장탱크(106)는 히트 파이프와 동등한 것이므로, 보조 냉각부(P2)는 히트 파이프로 구성된 것으로 볼 수 있다. 가압수단(109)은 열적으로 제1 냉매저장탱크(106)의 액상냉매 위쪽에 존재하는 증기를 가열하여 제1 냉매저장탱크(106)에 저장된 액상냉매를 가압하기 위한 것으로, 제1 냉매저장탱크(106)의 물리적 변형을 유발하지 않는 것이 바람직하다.The bake system according to the first embodiment of the present invention has an auxiliary cooling unit P2 (hereinafter referred to as an auxiliary cooling unit) composed of a main body P1 and a heat pipe connected thereto as shown in FIG. 4. The main body P1 includes a heat pipe 100 and a heater 102 provided to contact the bottom surface thereof. The auxiliary cooling unit P2 is provided below the first refrigerant storage tank 106 partially filled with the liquid refrigerant 104b and the first refrigerant storage tank 106 to cool the liquid refrigerant 104b. It is provided on the 110 and the first refrigerant storage tank 106 includes a pressurizing means 109 for forcibly circulating the liquid refrigerant (104b) to the heat pipe (100). Since the wick is formed on the inner surface of the first refrigerant storage tank 106, in particular, the inner side and the ceiling, the high temperature working fluid introduced into the first refrigerant storage tank 106 receives the capillary force from the wick and thus the first refrigerant storage tank ( It evaporates while moving up to the ceiling along the sides of 106). In this process, the high temperature working fluid introduced into the first refrigerant storage tank 106 is cooled. As such, since the first refrigerant storage tank 106 is equivalent to the heat pipe, the auxiliary cooling unit P2 may be regarded as a heat pipe. The pressurizing means 109 thermally heats steam existing above the liquid refrigerant of the first refrigerant storage tank 106 to pressurize the liquid refrigerant stored in the first refrigerant storage tank 106, and the first refrigerant storage tank. It is desirable not to cause physical deformation of 106.
베이크 공정을 진행할 때, 도면에 도시한 바와 같이 히트 파이프(100) 상부면(S1)에 웨이퍼(W)가 로딩되고, 히트 파이프(100)의 상부면(S1)은 핫 플레이트 면으로써 소정의 온도, 예를 들면 100℃∼150℃로 히팅된다. 히트 파이프(100)는 상기 베이크 공정이 완료되고, 상부면(S1)으로부터 웨이퍼(W)가 제거된 후에 상기 베이크 공정에서 히팅된 상부면(S1)을 소정의 온도까지 냉각시키는 역할을 한다.When the baking process is performed, as shown in the figure, the wafer W is loaded on the upper surface S1 of the heat pipe 100, and the upper surface S1 of the heat pipe 100 is a hot plate surface and has a predetermined temperature. For example, it heats at 100 to 150 degreeC. The heat pipe 100 serves to cool the upper surface S1 heated in the baking process to a predetermined temperature after the baking process is completed and the wafer W is removed from the upper surface S1.
히트 파이프(100)의 이러한 역할을 위해, 히트 파이프(100) 내에 작동유체(working fluid)(104a)가 소정량 채워져 있다. 그리고 히트 파이프(100)의 내 측면에서 천장 중심으로 윅(wick)(미도시)이 형성되어 있다.For this role of the heat pipe 100, a predetermined amount of working fluid 104a is filled in the heat pipe 100. And a wick (not shown) is formed from the inner side of the heat pipe 100 to the center of the ceiling.
작동 유체(104a)는 상기 베이크 공정에서 히터(102)로부터 전달되는 열을 히트 파이프(100)의 상부면(S1)에 전달하여 상부면(S1)을 히팅하는 역할을 한다. 곧 상기 베이크 공정에서 히터(102)로부터 전달되는 열에 의해 작동유체(104a)는 작동유체(104a) 위쪽 공간(112)으로 증발되어 히트 파이프(100)의 천장과 접촉되는데, 이러한 접촉을 통해서 히트 파이프(100)의 상부면(S1)이 히팅된다.The working fluid 104a serves to heat the upper surface S1 by transferring heat transferred from the heater 102 to the upper surface S1 of the heat pipe 100 in the baking process. In the baking process, the working fluid 104a is evaporated into the space 112 above the working fluid 104a by the heat transferred from the heater 102 to contact the ceiling of the heat pipe 100. Top surface S1 of 100 is heated.
한편, 상기 핫 플레이트 면, 곧 히트 파이프(100)의 상부면(S1)을 냉각하는 과정에서 작동유체(104a)는 상기 윅을 따라 히트 파이프(100)의 천장까지 공급되어 증발되는데, 이러한 증발 과정을 통해서 상부면(S1)이 냉각된다. 이때, 상기 윅은 히트 파이프(100)의 천장 전 영역에 고르게 형성되어 있기 때문에, 작동유체(104a)는 히트 파이프(100)의 천장 전 영역에 고르게 공급된다. 또한, 상기 윅에 의해 작동유체(104a)는 모세관력을 받기 때문에, 상기 냉각과정에서 작동유체(104a)는 히트 파이프(100)의 천장 전 영역으로 신속하게 공급된다. 이에 따라, 히트 파이프(100)의 상부면(S1)은 짧은 시간에 전 영역이 고르게 냉각된다. 이러한 냉각과정에서 발생된 증기는 공동(112)을 거쳐 그 보다 낮은 온도인 작동유체(104a)와 접촉되면서 응축되는 과정을 통해 다시 작동유체(104a)로 된다.Meanwhile, in the process of cooling the hot plate surface, that is, the upper surface S1 of the heat pipe 100, the working fluid 104a is supplied to the ceiling of the heat pipe 100 along the wick and evaporated. Through the upper surface (S1) is cooled. At this time, since the wick is evenly formed in the entire ceiling area of the heat pipe 100, the working fluid 104a is uniformly supplied to the entire ceiling area of the heat pipe 100. In addition, since the working fluid 104a is capillary by the wick, the working fluid 104a is rapidly supplied to the entire ceiling area of the heat pipe 100 during the cooling process. Accordingly, the upper surface S1 of the heat pipe 100 is uniformly cooled in the entire area in a short time. The steam generated in this cooling process is brought back into the working fluid 104a through the process of condensing while contacting the working fluid 104a having a lower temperature through the cavity 112.
작동유체(104a)는 물(증류수)인 것이 바람직하나, 이외의 다른 유체, 예컨대 아세톤 또는 메틸 등이 사용될 수 있다.The working fluid 104a is preferably water (distilled water), but other fluids such as acetone or methyl may be used.
한편, 히트 파이프(100)의 상부면(S1)을 냉각하는 과정에서 작동유체(104a)를 보다 낮은 온도의 유체로 대체하는 경우, 히트 파이프(100)의 냉각효율이 높아지게 된다. 상기한 보조 냉각부(P1')의 제1 냉매저장태크(106)에 채워진 액상냉매(104b)는 이러한 용도로 준비된 것이다. 제1 냉매 저장탱크(106)의 액상냉매(104b)는 통상 작동유체(104a)보다 낮은 온도로 유지되는 것이 바람직하다.On the other hand, when replacing the working fluid 104a with a lower temperature fluid in the process of cooling the upper surface (S1) of the heat pipe 100, the cooling efficiency of the heat pipe 100 is increased. The liquid refrigerant 104b filled in the first refrigerant storage tag 106 of the auxiliary cooling unit P1 'is prepared for this purpose. The liquid refrigerant 104b of the first refrigerant storage tank 106 is preferably maintained at a lower temperature than the working fluid 104a.
상기한 히트 파이프(100)의 상부면(S1)을 냉각하는 과정에서 상기한 바와 같이 히트 파이프(100)의 냉각 효율을 높이기 위해 보조 냉각부(P1')와 히트 파이프(100)사이에 상부면(S1)의 온도가 원하는 온도로 냉각될 때까지 유체 순환이 이루어진다.In the process of cooling the upper surface S1 of the heat pipe 100, the upper surface between the auxiliary cooling unit P1 ′ and the heat pipe 100 to increase the cooling efficiency of the heat pipe 100 as described above. The fluid circulation is made until the temperature of S1 is cooled to the desired temperature.
구체적으로, 히트 파이프(100)와 보조 냉각부(P1)사이에 유체 순환을 위한 제1 및 제2 유로(L1, L2)가 설치되어 있고, 제1 및 제2 유로(L1, L2)에는 상기 냉각 과정에만 유체가 순환될 수 있도록 유체의 흐름을 단속하는 밸브(108)가 설치되어 있다. 밸브(108)는 펌프로 대체될 수 있다.Specifically, the first and second flow paths L1 and L2 for fluid circulation are provided between the heat pipe 100 and the auxiliary cooling unit P1, and the first and second flow paths L1 and L2 are provided above. The valve 108 is provided to control the flow of the fluid so that the fluid can be circulated only during the cooling process. Valve 108 may be replaced with a pump.
히트 파이프(100)의 상부면(S1)에 대한 냉각이 시작되면서 밸브(108)가 오픈되고, 동시에 보조 냉각부(P1')의 가압 수단(109), 예컨대 펠티어 소자에 의해 액상냉매(104b)가 가압된다. 이 결과, 제2 유로(L2)를 통해 액상냉매(104b)의 일부가 히트 파이프(100)로 공급되고, 제1 유로(L1)를 통해 히트 파이프(100)의 작동유체(104a)가 제1 냉매저장탱크(106)로 유입된다. 이러한 유체 순환은 히트 파이프(100)의 상부면(S1)의 온도가 소정의 온도, 예컨대 100℃로 낮아질 때까지 연속적으로 또는 주기적으로 실시한다. 상기 유체 순환 과정에서 보조 냉각부(P1')의 제1 냉매저장탱크(106)에 히트 파이프(100)의 히팅된 작동유체(104a)가 유입되면서 제1 냉매저장탱크(106)에 저장된 액상냉매(104b)의 온도가 높아지게 되는데, 제1 냉매저장탱크(106) 아래쪽에 구비된 제1 냉각장치(110)에 의해 액상냉매(104b)의 온도는 일정하게 유지된다.As the cooling of the upper surface S1 of the heat pipe 100 starts, the valve 108 is opened, and at the same time, the liquid refrigerant 104b is applied by the pressurizing means 109 of the auxiliary cooling unit P1 ', for example, a Peltier element. Is pressurized. As a result, a part of the liquid refrigerant 104b is supplied to the heat pipe 100 through the second flow path L2, and the working fluid 104a of the heat pipe 100 is transferred to the first pipe through the first flow path L1. It is introduced into the refrigerant storage tank 106. This fluid circulation is carried out continuously or periodically until the temperature of the upper surface S1 of the heat pipe 100 is lowered to a predetermined temperature, for example 100 ° C. Liquid refrigerant stored in the first refrigerant storage tank 106 while the heated working fluid 104a of the heat pipe 100 flows into the first refrigerant storage tank 106 of the auxiliary cooling unit P1 ′ in the fluid circulation process. The temperature of the 104b is increased, the temperature of the liquid refrigerant 104b is kept constant by the first cooling device 110 provided below the first refrigerant storage tank 106.
<제2 실시예>Second Embodiment
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 베이크 시스템은 히트 파이프(100)와 연결되는 제2 냉매저장탱크(120)를 구비한다. 히트 파이프(100)의 일측과 제2 냉매저장탱크(120)의 일측은 제1 연결관(126)으로 연결되어 있고, 각각의 타측은 제2 연결관(128)으로 연결되어 있다. 제1 연결관(126)을 통해서 히트 파이프(100)로부터 제2 냉매저장탱크(120)로 액상냉매(104a)가 유입된다. 제2 냉매 저장탱크(120)에 유입된 액상냉매(104a)는 소정의 온도, 예를 들면 23℃로 냉각된 다음, 제2 연결관(128)을 통해서 히트 파이프(100)로 공급된다.Referring to FIG. 5, the bake system according to the second embodiment of the present invention includes a second refrigerant storage tank 120 connected to the heat pipe 100. One side of the heat pipe 100 and one side of the second refrigerant storage tank 120 is connected to the first connecting pipe 126, each other side is connected to the second connecting pipe (128). The liquid refrigerant 104a flows from the heat pipe 100 to the second refrigerant storage tank 120 through the first connection pipe 126. The liquid refrigerant 104a introduced into the second refrigerant storage tank 120 is cooled to a predetermined temperature, for example, 23 ° C., and then supplied to the heat pipe 100 through the second connection pipe 128.
히트 파이프(100)와 제2 냉매저장탱크(120)사이의 유체 순환은 상기 베이크 공정 동안 중지되고, 상기 히트 파이프(100)의 상부면(S1)을 냉각하면서 오픈되는 것이 바람직하다. 이를 위해 제1 연결관(126)에 제1 냉매단속수단(126a)이, 제2 연결관(128)에 제2 냉매단속수단(128a)이 각각 설치된다. 제1 냉매단속수단(126a)은 자동화된 펌프인 것이 바람직하나 밸브도 무방하다. 제2 냉매단속수단(128a)은 밸브인 것이 바람직하나, 자동 혹은 수동 조작이 가능한 펌프도 무방하다.Fluid circulation between the heat pipe 100 and the second refrigerant storage tank 120 is preferably stopped during the baking process and opened while cooling the upper surface S1 of the heat pipe 100. To this end, the first refrigerant control means 126a is installed in the first connection pipe 126, and the second refrigerant control means 128a is installed in the second connection pipe 128, respectively. The first refrigerant control means 126a is preferably an automated pump, but may be a valve. Preferably, the second refrigerant control means 128a is a valve, but a pump capable of automatic or manual operation may be used.
한편, 히트 파이프(100)와 제2 냉매저장탱크(120)사이에서 유체가 순환되면서 히트 파이프(100)내 작동유체(104a) 수위가 시간에 따라 증가될 수 있으나, 가능한 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 때문에 작동유체(104a)의 유출량과 제2 연결관(128)을 통해서 히트 파이프(100)로 유입되는 액상냉매의 양은 동일한 것이 바람직하다. 이러한 이유로 제1 및 제2 연결관(126, 128)의 직경이 동일한 경우, 제1 및 제2 냉매단속수단(126a, 128a)의 단속능력은 동일한 것이 바람직하다. 제1 및 제2 연결관(126, 128)의 직경이 다른 경우, 히트 파이프(100)로부터 유출되는 작동유체(104a)의 양과 히트 파이프(100)에 유입되는 액상냉매(104b)의 양이 동일하도록 제1 및 제2 냉매단속수단(126a, 128a)의 단속능력을 다르게 하는 것이 바람직하다.Meanwhile, as the fluid circulates between the heat pipe 100 and the second refrigerant storage tank 120, the level of the working fluid 104a in the heat pipe 100 may increase with time, but it is preferable to be kept as constant as possible. Do. Therefore, the amount of the liquid refrigerant flowing into the heat pipe 100 through the second connection pipe 128 and the amount of the working fluid 104a is preferably the same. For this reason, when the diameters of the first and second connection pipes 126 and 128 are the same, it is preferable that the interrupting capacity of the first and second refrigerant control means 126a and 128a is the same. When the diameters of the first and second connection pipes 126 and 128 are different, the amount of the working fluid 104a flowing out of the heat pipe 100 and the amount of the liquid refrigerant 104b flowing into the heat pipe 100 are the same. It is preferable to vary the intermittent capacity of the first and second refrigerant control means (126a, 128a).
계속해서, 제1 연결관(126)을 통해서 히트 파이프(100)에서 제2 냉매저장탱크(120)로 유출되는 작동유체(104a)는 뜨거운 상태인 반면, 제2 연결관(128)을 통해서 제2 냉매저장탱크(120)에서 히트 파이프(100)로 공급되는 액상냉매는 소정의 온도, 예컨대 23℃ 정도가 바람직한다. 따라서 제2 냉매저장탱크(120)에 유입된 작동유체(104a)는 상기 소정의 온도로 낮추는 것이 바람직하고, 이를 위해 제2 냉매저장탱크(120)에 제2 냉각장치(124)가 마련되어 있다. 제2 냉각장치(124)는 제2 냉매저장탱크(120) 상부에 마련된 것이 바람직하나, 참조번호 125로 나타낸 바와 같이 그 하부에 구비될 수 있고, 경우에 따라 측면에 마련될 수도 있다.Subsequently, the working fluid 104a flowing out from the heat pipe 100 to the second refrigerant storage tank 120 through the first connecting pipe 126 is hot, whereas the working fluid 104a flows through the second connecting pipe 128. 2 The liquid refrigerant supplied to the heat pipe 100 from the refrigerant storage tank 120 is preferably a predetermined temperature, for example about 23 ℃. Therefore, it is preferable to lower the working fluid 104a introduced into the second refrigerant storage tank 120 to the predetermined temperature. For this purpose, a second cooling device 124 is provided in the second refrigerant storage tank 120. The second cooling device 124 is preferably provided above the second refrigerant storage tank 120, but may be provided at the lower portion, as shown by reference numeral 125, may be provided on the side in some cases.
한편, 제2 냉각장치(124)가 증발부와 응축부로 구성된 경우, 상기 증발부는 제2 냉매저장탱크(120)의 상부, 하부 및/또는 측면에 마련될 수 있고, 상기 응축부는 그로부터 이격된 곳에 마련될 수 있다.On the other hand, when the second cooling device 124 is composed of an evaporator and a condensation unit, the evaporation unit may be provided on the upper, lower and / or side of the second refrigerant storage tank 120, the condensation unit is spaced from there Can be prepared.
<제3 실시예>Third Embodiment
도 6을 참조하면, 히트 파이프(100) 외부에 상부면(S1), 곧 핫 플레이트 냉각시에 히트 파이프(100)에 채워진 작동유체(104a)의 순환을 위한 제3 연결관(130)이 마련되어 있다. 제3 연결관(130)의 일단은 히트 파이프(100)의 일측에 연결되어 있고, 타단은 히트 파이프(100)의 타측에 연결되어 있다. 이러한 제3 연결관(130)의 소정 위치에 제3 냉각장치(132)가 구비되어 있다. 제3 냉각장치(132)는 제3 연결관(130)의 일부를 감싸는 형태로 구비되어 제2 실시예의 베이크 시스템에 구비된 제2 냉각장치(124)와 동등한 역할을 한다. 곧, 제3 연결관(130)을 흐르는, 히트 파이프(100)로부터 유출되는 작동유체(104a)의 온도를 소정의 온도로 낮추는 역할을 한다. 작동유체(104a)가 유출되는 히트 파이프(100)의 일측과 제3 냉각장치(132)사이의 제3 연결관(130)에 제2 실시예에서 설명한 제1 냉매단속수단(126a)이 설치되어 있고, 제3 냉각장치(132)로부터 액상냉매가 유입되는 히트 파이프(100)의 타측과 제3 냉각장치(132)사이에 제2 냉매단속수단(128a)이 설치되어 있다.Referring to FIG. 6, a third connecting pipe 130 is provided outside the heat pipe 100 to circulate the upper surface S1, that is, the working fluid 104a filled in the heat pipe 100 during hot plate cooling. have. One end of the third connecting pipe 130 is connected to one side of the heat pipe 100, and the other end is connected to the other side of the heat pipe 100. The third cooling device 132 is provided at a predetermined position of the third connecting pipe 130. The third cooling device 132 is provided to surround a portion of the third connecting pipe 130 and serves the same role as the second cooling device 124 provided in the baking system of the second embodiment. That is, it serves to lower the temperature of the working fluid 104a flowing out of the heat pipe 100 flowing through the third connecting pipe 130 to a predetermined temperature. The first refrigerant control means 126a described in the second embodiment is installed on the third connection pipe 130 between one side of the heat pipe 100 and the third cooling device 132 through which the working fluid 104a flows out. The second refrigerant control means 128a is provided between the other side of the heat pipe 100 through which the liquid refrigerant flows from the third cooling device 132 and the third cooling device 132.
<제4 실시예>Fourth Example
도 7을 참조하면, 히트 파이프(100) 외부에 제3 및 제4 냉매저장탱크(134, 136)가 구비되어 있다. 제3 및 제4 냉매저장탱크(134, 136)는 상기 핫 플레이트 냉각시에 히트 파이프(100)로부터 유출되는 고온의 작동유체(104a)를 저장하고, 이를 소정의 온도로 식히는 역할을 한다. 이를 위해 제3 및 제4 냉매저장탱크(134, 136) 각각에 제4 및 제5 냉각장치(144, 146)가 장착되어 있다.Referring to FIG. 7, third and fourth refrigerant storage tanks 134 and 136 are provided outside the heat pipe 100. The third and fourth refrigerant storage tanks 134 and 136 store the high temperature working fluid 104a flowing out of the heat pipe 100 when the hot plate is cooled, and cools the same to a predetermined temperature. To this end, fourth and fifth cooling devices 144 and 146 are mounted to the third and fourth refrigerant storage tanks 134 and 136, respectively.
한편, 상기 핫 플레이트의 냉각이 시작되면서 히트 파이프(100)로부터 작동유체(104a)가 유출됨과 동시에 그 만큼의 액상냉매가 히트 파이프(100)에 공급되는 것이 바람직하므로, 제3 및 제4 냉매저장탱크(134, 136)에, 특히 히트 파이프(100)의 액상냉매가 유입되는 측면에 가까운 제4 냉매저장탱크(136)에는 소정 온도, 예컨대 23℃의 액상냉매가 소정량 저장되어 있는 것이 바람직하다.Meanwhile, since cooling of the hot plate starts, the working fluid 104a flows out of the heat pipe 100 and at the same time, the amount of liquid refrigerant is supplied to the heat pipe 100, thereby storing the third and fourth refrigerants. It is preferable that a predetermined amount of liquid refrigerant at a predetermined temperature, for example, 23 ° C., is stored in the tanks 134 and 136, particularly in the fourth refrigerant storage tank 136 near the side where the liquid refrigerant of the heat pipe 100 flows. .
제4 및 제5 냉각장치(144, 146)는 제2 실시예에 의한 베이크 시스템에 구비된 제2 냉각장치(도 5의 124)와 동등한 역할을 한다. 제4 및 제5 냉각장치(144, 146)는 단일 냉각장치로 될 수 있는데, 참조번호 148은 이를 가상적으로 나타낸 것이다. 제3 및 제4 냉매저장탱크(134, 136)가 마련된 위치를 고려할 때, 제4 냉매저장탱크(136)로 유입되는 액상냉매는 일단 제3 냉매저장탱크(134)를 거치기 때문에, 제3 냉매저장탱크(134)에 유입되는 작동유체(104a)보다 그 온도가 낮게 된다. 이러한 이유로 해서 제4 및 제5 냉각장치(144, 146)는 동일한 성능을 갖는 것이 바람직하나, 제5 냉각장치(146)보다 제4 냉각장치(144)의 성능을 높게 할 수 있다.The fourth and fifth cooling devices 144 and 146 serve as the second cooling device 124 of FIG. 5 provided in the baking system according to the second embodiment. The fourth and fifth chillers 144, 146 may be a single chiller, which is indicated virtually by reference numeral 148. Considering the positions where the third and fourth refrigerant storage tanks 134 and 136 are provided, since the liquid refrigerant flowing into the fourth refrigerant storage tank 136 passes through the third refrigerant storage tank 134, the third refrigerant The temperature is lower than the working fluid 104a flowing into the storage tank 134. For this reason, the fourth and fifth cooling devices 144 and 146 preferably have the same performance, but the performance of the fourth cooling device 144 may be higher than that of the fifth cooling device 146.
히트 파이프(100)의 일측과 제3 냉매저장탱크(134)는 제4 연결관(138)으로 연결되어 있고, 제3 및 제4 냉매저장탱크(134, 136)는 제5 연결관(140)으로 연결되어 있으며, 히트 파이프(100)의 타측과 제4 냉매저장탱크(136)는 제6 연결관(142)으로 연결되어 있다. 제4 연결관(138)에 제1 냉매단속수단(126a)이 설치되어 있고, 제5 연결관(140)에 제3 냉매단속수단(140a)이 설치되어 있으며, 제6 연결관(142)에 제2 냉매단속수단(128a)이 설치되어 있다. 제3 냉매단속수단(128a)은 제1 및/또는 제2 냉매단속수단(126a, 128a)과 마찬가지로 자동 또는 수동 밸브 혹은 펌프인 것이 바람직하다. 제1 내지 제3 냉매단속수단(126a, 128a, 140a)은 상기 핫 플레이트의 냉각이 시작되면서 열리고, 상기 핫 플레이트의 냉각이 종료된 후 혹은 새 웨이퍼의 베이크를 위해 상기 핫 플레이트가 가열되면서 닫힌다.One side of the heat pipe 100 and the third refrigerant storage tank 134 are connected to the fourth connection pipe 138, and the third and fourth refrigerant storage tanks 134 and 136 are the fifth connection pipe 140. The other side of the heat pipe 100 and the fourth refrigerant storage tank 136 is connected to the sixth connecting pipe 142. The first refrigerant control means (126a) is installed in the fourth connection pipe 138, the third refrigerant control means (140a) is installed in the fifth connection pipe 140, the sixth connection pipe (142) Second refrigerant control means 128a is provided. Preferably, the third refrigerant control means 128a is an automatic or manual valve or pump, similarly to the first and / or second refrigerant control means 126a, 128a. First to third refrigerant control means (126a, 128a, 140a) is opened when the cooling of the hot plate begins, and is closed after the cooling of the hot plate is finished or the hot plate is heated for baking of a new wafer.
상기 핫 플레이트의 냉각 과정을 살펴보면, 상기 핫 플레이트의 냉각이 개시되면서 제1 내지 제3 냉매단속수단(126a, 128a, 140a)이 모두 열리고, 히트 파이프(100)의 뜨거운 작동유체(104a)는 제4 연결관(138)을 통해서 제3 냉매저장탱크(134)로 유입된다. 제3 냉매저장탱크(134)에 유입된 뜨거운 작동유체(104a)는 제4 냉각장치(144)에 의해 1차 식혀진 다음, 제5 연결관(140)을 통해서 제4 냉매저장탱크(136)로 유입된다. 제4 냉매저장탱크(136)로 유입된 액상냉매는 제5 냉각장치(146)에 의해 히트 파이프(100)에 유입되기에 적합한 온도까지 식혀진 다음, 제6 연결관(142)을 통해서 히트 파이프(100)에 유입된다.Looking at the cooling process of the hot plate, as the cooling of the hot plate is started, all of the first to third refrigerant control means 126a, 128a, 140a are opened, and the hot working fluid 104a of the heat pipe 100 4 is introduced into the third refrigerant storage tank 134 through a connection pipe (138). The hot working fluid 104a introduced into the third refrigerant storage tank 134 is first cooled by the fourth cooling device 144 and then the fourth refrigerant storage tank 136 through the fifth connection pipe 140. Flows into. The liquid refrigerant flowing into the fourth refrigerant storage tank 136 is cooled to a temperature suitable to be introduced into the heat pipe 100 by the fifth cooling device 146, and then through the sixth connection pipe 142. Flows into (100).
이와 같은 유체의 순환은 상기 핫 플레이트가 완전히 냉각될 때까지 연속적으로 이루어질 수 있고, 소정 시간, 예를 들면 15초씩 수회 반복해서 이루어질 수도 있다. 이때, 상기 순환에서 제4 냉매저장탱크(136)로부터 히트 파이프(100)에 유입되는 액상냉매의 온도는 히트 파이프(100)의 뜨거운 작동유체(104a)보다 낮다는 조건하에 임의의 값을 가질 수 있으나, 80℃ 이내인 것이 바람직하다. 이에 대해서는 후술된다.Such circulation of the fluid may be continuously performed until the hot plate is completely cooled, or may be repeated several times for a predetermined time, for example, 15 seconds. At this time, the temperature of the liquid refrigerant flowing into the heat pipe 100 from the fourth refrigerant storage tank 136 in the circulation may have any value under the condition that the hot working fluid 104a of the heat pipe 100 is lower. However, it is preferably within 80 ° C. This will be described later.
상술한 바와 같이, 제4 연결관(138)을 통해서 히트 파이프(100)로부터 유출되는 뜨거운 작동유체(104a)는 제3 및 제4 냉매저장탱크(134, 136)를 순차적으로 거치면서 상기 핫 플레이트가 가열되기 전 히트 파이프(100)에 채워졌을 때의 온도까지 식혀지는데, 그 주체는 제3 냉매저장탱크(134) 또는 제4 냉매저장탱크(136)도 될 수 있다. 곧, 뜨거운 작동유체(104a)는 제3 및 제4 냉매저장탱크(134, 136)를 거치면서 서서히 냉각되는 것이 바람직하지만, 제3 냉매저장탱크(134) 또는 제4 냉매저장탱크(136) 하나만을 사용하여 원하는 온도까지 냉각될 수도 있다.As described above, the hot working fluid 104a flowing out of the heat pipe 100 through the fourth connection pipe 138 passes through the third and fourth refrigerant storage tanks 134 and 136 in sequence and the hot plate. Is cooled to a temperature when the heat pipe 100 is filled before being heated. The main body may also be the third refrigerant storage tank 134 or the fourth refrigerant storage tank 136. In other words, the hot working fluid 104a is preferably gradually cooled while passing through the third and fourth refrigerant storage tanks 134 and 136, but only one third refrigerant storage tank 134 or the fourth refrigerant storage tank 136 is used. It can also be cooled to the desired temperature using.
<제5 실시예>Fifth Embodiment
도 8에 도시한 바와 같이, 제5 실시예에 의한 베이크 시스템은 후자의 경우로써, 제4 실시예에 의한 베이크 시스템의 제3 및 제4 냉매저장탱크(134, 136)와 제4 및 제5 냉각장치(144, 146)로 구성된 보조 냉각부에서 제3 냉매저장탱크(134) 및 제4 냉각장치(144)를 제거한 경우이다.As shown in FIG. 8, the baking system according to the fifth embodiment is the latter case, and the third and fourth refrigerant storage tanks 134 and 136 and the fourth and fifth cooling systems of the baking system according to the fourth embodiment are used. The third refrigerant storage tank 134 and the fourth cooling device 144 are removed from the auxiliary cooling unit including the cooling devices 144 and 146.
도 8에서 참조번호 150은 제4 냉매저장탱크(136)와 동등한 역할을 하는 제5 냉매저장탱크이고, 156은 제5 냉매저장탱크(150)에 장착된 제7 냉각장치를 나타낸다. 제5 냉매저장탱크(150)와 히트 파이프(100)의 일측은 제7 연결관(152)으로 연결되어 있고, 제5 냉매저장탱크(150)와 히트 파이프(100)의 타측은 제8 연결관(154)으로 연결되어 있다. 히트 파이프(100)로부터 제5 냉매저장탱크(150)로 뜨거운 액상냉매(104a)가 공급되는 제7 연결관(152)에 제4 및 제5 냉매단속수단(152a, 152b)이 순차적으로 설치되어 있다. 그리고 제5 냉매저장탱크(150)로부터 히트 파이프(100)로 식혀진 액상냉매가 공급되는 제8 연결관(154)에 제6 냉매단속수단(154a)이 설치되어 있다. 제4 및 제6 냉매단속수단(152a, 154a)은 자동 또는 수동 밸브이고, 제5 냉매단속수단(152b)은 펌프이다. 제6 냉매단속수단(154a)은 펌프로 대체될 수 있다.In FIG. 8, reference numeral 150 denotes a fifth refrigerant storage tank having an equivalent role to the fourth refrigerant storage tank 136, and 156 denotes a seventh cooling apparatus mounted in the fifth refrigerant storage tank 150. One side of the fifth refrigerant storage tank 150 and the heat pipe 100 is connected to the seventh connection pipe 152, and the other side of the fifth refrigerant storage tank 150 and the heat pipe 100 is the eighth connection pipe. 154 is connected. Fourth and fifth refrigerant control means 152a and 152b are sequentially installed in the seventh connection pipe 152 through which the hot liquid refrigerant 104a is supplied from the heat pipe 100 to the fifth refrigerant storage tank 150. have. A sixth refrigerant control means 154a is installed in the eighth connection pipe 154 through which the liquid refrigerant cooled to the heat pipe 100 is supplied from the fifth refrigerant storage tank 150. The fourth and sixth refrigerant control means 152a and 154a are automatic or manual valves, and the fifth refrigerant control means 152b is a pump. The sixth refrigerant control means 154a may be replaced with a pump.
<제6 실시예>Sixth Embodiment
도 9를 참조하면, 히트 파이프(100) 외부에 제6 냉매저장탱크(160)가 구비되어 있다. 제6 냉매저장탱크(160)와 히트 파이프(100)의 일측은 제9 연결관(162)으로 연결되어 있고, 제6 냉매저장탱크(160)와 히트 파이프(100)의 타측은 제10 연결관(164)으로 연결되어 있다. 제9 연결관(162)을 통해서 히트 파이프(100)로부터 제6 냉매저장탱크(160)로 뜨거운 작동유체(104a)가 유출된다. 상기 뜨거운 작동유체(104a)는 제10 연결관(164)을 통해서 제6 냉매저장탱크(160)룰 거치면서 냉각되고, 이렇게 냉각된 작동유체는 다시 히트 파이프(100)로 공급된다. 제9 연결관(162)에 제7 냉매단속수단(162a)이 설치되어 있고, 제10 연결관(164)에 제8 냉매단속수단(164a)이 설치되어 있다. 제7 및 제8 냉매단속수단(162a, 164a)은 자동 또는 수동 밸브 혹은 펌프이다. 제6 냉매저장탱크(160) 하부에 제8 냉각장치(160b)가 장착되어 있고, 상부에 보조히터(160a)가 장착되어 있다. 제8 냉각장치는 상술한 여러 냉각장치들과 동등한 역할을 한다.9, the sixth refrigerant storage tank 160 is provided outside the heat pipe 100. One side of the sixth refrigerant storage tank 160 and the heat pipe 100 is connected to the ninth connection pipe 162, and the other side of the sixth refrigerant storage tank 160 and the heat pipe 100 is the tenth connection pipe. 164 is connected. The hot working fluid 104a flows from the heat pipe 100 to the sixth refrigerant storage tank 160 through the ninth connecting pipe 162. The hot working fluid 104a is cooled while passing through the sixth refrigerant storage tank 160 through the tenth connecting pipe 164, and the cooled working fluid is supplied to the heat pipe 100 again. A seventh refrigerant control means 162a is provided in the ninth connection pipe 162, and an eighth refrigerant control means 164a is provided in the tenth connection pipe 164. The seventh and eighth refrigerant control means 162a, 164a are automatic or manual valves or pumps. An eighth cooling device 160b is mounted below the sixth refrigerant storage tank 160, and an auxiliary heater 160a is mounted above it. The eighth chiller serves an equivalent role to the various chillers described above.
한편, 보조히터(160a)는 히트 파이프(100) 하부에 구비된 히터(102)와 함께 히트 파이프(100)의 상부면(S1), 곧 핫 플레이트 면을 히팅하는데 사용된다.Meanwhile, the auxiliary heater 160a is used to heat the upper surface S1 of the heat pipe 100, that is, the hot plate surface together with the heater 102 provided under the heat pipe 100.
구체적으로, 히트 파이프(100)의 상부면(S1)에 대한 히팅이 시작되면서 상술한 다른 실시예와 달리 제7 및 제8 냉매단속수단(162a, 164a)은 냉각시와 동일하게 열린 상태가 된다. 그리고 히트 파이프(100)에 채워진 작동유체는 히터(102)에 의해 가열되고, 제6 냉매저장탱크(160)에 존재하거나 유입되는 작동유체는 보조히터(160a)에 의해 히팅된다. 이러한 보조히터(160a)가 존재함으로써, 히터(102)를 이용한 히트 파이프(100)의 상부면(S1) 히팅시에 히터(102)의 부담을 줄일 수 있고, 동시에 상부면(S1)의 히팅 시간도 줄일 수 있다.Specifically, as the heating of the upper surface S1 of the heat pipe 100 starts, the seventh and eighth refrigerant control means 162a and 164a are opened in the same state as in the case of cooling. . The working fluid filled in the heat pipe 100 is heated by the heater 102, and the working fluid present in or flowing into the sixth refrigerant storage tank 160 is heated by the auxiliary heater 160a. By the presence of such an auxiliary heater 160a, it is possible to reduce the load on the heater 102 when heating the upper surface S1 of the heat pipe 100 using the heater 102, and at the same time the heating time of the upper surface S1. Can also be reduced.
다음에는 상술한 본 발명의 베이크 시스템의 냉각효율과 관련하여 본 발명자가 실시한 시뮬레이션 결과를 설명한다.Next, the simulation results performed by the present inventors with respect to the cooling efficiency of the baking system of the present invention described above will be described.
본 발명자는 상기 시뮬레이션에서 본 발명의 베이크 시스템으로써 도 4에 도시한 시스템을 사용하였고, 본 발명의 베이크 시스템에 대한 대조군으로 도 15 내지 도 17에 도시한 바와 같은 종래 기술에 의한 베이크 시스템(이하, 대조군 베이크 시스템이라 함)을 사용하였다. 이때, 본 발명의 베이스 시스템에 구비된 히트 파이프의 상부면, 곧 핫 플레이트 및 대조군 베이스 시스템의 핫 플레이트는 150℃로 히팅한 다음, 100℃로 냉각하였다.The present inventors used the system shown in FIG. 4 as the bake system of the present invention in the simulation, and the bake system according to the prior art as shown in FIGS. 15 to 17 as a control for the bake system of the present invention (hereinafter, Control bake system). At this time, the upper surface of the heat pipe provided in the base system of the present invention, that is, the hot plate and the hot plate of the control base system were heated to 150 ° C. and then cooled to 100 ° C.
도 15 및 도 16은 각각 냉각수, 예컨대 물이 공급되는 제1 및 제2 냉각라인(206, 208)이 핫 플레이트(200)에 매립된 대조군 베이크 시스템의 핫 플레이트(200)와 관련된 부분의 정면도 및 평면도로써, 도 15는 핫 플레이트(200)의 제1 냉각라인(206)이 매립된 부분, 곧 핫 플레이트(200)의 좌측 절반에 대한 정면을 보여주고, 도 16은 제1 및 제2 냉각라인(206, 208)이 내재된 상태의 핫 플레이트 전체의 평면을 보여준다.15 and 16 are front views of portions associated with the hot plate 200 of the control bake system in which the first and second cooling lines 206 and 208 to which cooling water, for example, water is supplied, are embedded in the hot plate 200, respectively. And in plan view, FIG. 15 shows a front view of the portion where the first cooling line 206 of the hot plate 200 is embedded, that is, the left half of the hot plate 200, and FIG. 16 shows the first and second cooling. Show the plane of the entire hot plate with lines 206 and 208 inherent.
도 15에서 참조번호 202는 히터를, 204는 하부판을 나타낸다. 그리고 참조부호 Lc는 도 16에 도시한 핫 플레이트(200)의 중심을 지나는 중심선을 나타낸다.In FIG. 15, reference numeral 202 denotes a heater, and 204 denotes a lower plate. Reference numeral Lc denotes a center line passing through the center of the hot plate 200 shown in FIG.
도 17은 냉각수가 공급되는 냉각라인(210)이 히터 아래쪽 하부판(204)에 내재된 경우의 대조군 베이크 시스템의 부분 정면도이다.FIG. 17 is a partial front view of the control bake system when the cooling line 210 to which the coolant is supplied is embedded in the heater lower plate 204.
도 10 내지 도 14는 상기 대조군 베이크 시스템에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프들이고, 도 18 내지 도 20은 상기 본 발명의 베이크 시스템에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프들이다.10 to 14 are graphs showing simulation results for the control bake system, and FIGS. 18 to 20 are graphs showing simulation results for the bake system of the present invention.
구체적으로, 도 10, 도 11, 도 13 및 도 14는 모두 상기 대조군 베이크 시스템의 핫 플레이트 상부 표면의 평균온도 및 최대 온도편차의 냉각시간에 따른 변화를 보여주는데, 도 10은 상기 핫 플레이트를 자연냉각방식으로 냉각한 경우(이하, 제1 경우라 함)이고, 도 11은 제1 및 제2 냉각라인(206, 208) 각각에 23℃의 냉각수를 분당 1.5리터(총 3리터/분)의 비율로 공급하여 상기 핫 플레이트를 냉각한 경우(이하, 제2 경우라 함)이고, 도 13은 제1 및 제2 냉각라인(206, 208)에 냉각수 대신 23℃의 공기를 공급하여 상기 핫 플레이트를 냉각한 경우(이하, 제3 경우라 함)이며, 도 14는 히터(202) 아래쪽에 구비된 하부판(204)에 내재된 냉각라인(210)에 18℃의 냉각수를 분당 1.5리터(총 3리터/분)의 비율로 공급하여 상기 핫 플레이트를 냉각한 경우(이하, 제4 경우라 함)이다. 그리고 도 12는 상기 제2 경우에서 온도 안정화에 소요되는 시간을 보여준다.Specifically, Figures 10, 11, 13 and 14 all show the change according to the cooling time of the average temperature and the maximum temperature deviation of the upper surface of the hot plate of the control bake system, Figure 10 shows the natural cooling of the hot plate System cooling (hereinafter referred to as a first case), and FIG. 11 shows a ratio of 1.5 liters per minute (total 3 liters / minute) of cooling water at 23 ° C. in each of the first and second cooling lines 206 and 208. In this case, the hot plate is cooled (hereinafter referred to as a second case), and FIG. 13 shows the hot plate by supplying air at 23 ° C. instead of cooling water to the first and second cooling lines 206 and 208. In the case of cooling (hereinafter referred to as a third case), FIG. 14 shows 1.5 liters of cooling water at 18 ° C. per minute (3 liters in total) in the cooling line 210 embedded in the lower plate 204 provided under the heater 202. Per minute) to cool the hot plate (hereinafter referred to as fourth case). 12 shows the time required for temperature stabilization in the second case.
도 10의 참조부호 G1, 도 11의 참조부호 G3, 도 12의 참조부호 G5, 도 13의 참조부호 G7 및 도 14의 참조부호 G9는 모두 상기 핫 플레이트(200) 냉각과정에서 시간에 따른 핫 플레이트(200)의 상부 표면의 평균온도의 변화를 보여주는 제1, 제3, 제5, 제7 및 제9 그래프들이다. 그리고 도 10의 참조부호 G2, 도 11의 참조부호 G4, 도 12의 참조부호 G6, 도 13의 참조부호 G8 및 도 14의 참조부호 G10은 모두 핫 플레이트(200) 냉각과정에서 시간에 따른 핫 플레이트(200)의 최대 온도편차의 변화를 보여주는 제2, 제4, 제6, 제8 및 제10 그래프들이다.Reference numeral G1 of FIG. 10, reference numeral G3 of FIG. 11, reference numeral G5 of FIG. 12, reference numeral G7 of FIG. 13, and reference numeral G9 of FIG. 14 are all hot plates according to time during the cooling process of the hot plate 200. First, third, fifth, seventh, and ninth graphs showing changes in average temperature of the upper surface of 200. In addition, reference numeral G2 of FIG. 10, reference numeral G4 of FIG. 11, reference numeral G6 of FIG. 12, reference numeral G8 of FIG. 13, and reference numeral G10 of FIG. 14 are all hot plates according to time during the cooling process of the hot plate 200. Second, fourth, sixth, eighth, and tenth graphs showing changes in the maximum temperature deviation of 200.
도 10의 제1 및 제2 그래프들(G1, G2)을 참조하면, 상기 제1 경우, 핫 플레이트(200)를 150℃에서 100℃로 냉각하는데 50분이 소요되고, 핫 플레이트(200)의 최대 온도편차는 0.2℃∼0.3℃ 정도인 것을 알 수 있다.Referring to the first and second graphs G1 and G2 of FIG. 10, in the first case, it takes 50 minutes to cool the hot plate 200 from 150 ° C. to 100 ° C., and the maximum of the hot plate 200. It can be seen that the temperature deviation is about 0.2 ° C to 0.3 ° C.
그리고 도 11의 제3 그래프(G3)를 참조하면, 상기 제2 경우, 핫 플레이트(200)를 150℃에서 100℃로 냉각하는데 소요되는 시간이 10초 정도로 짧은 것을 알 수 있으나, 제4 그래프(G4)를 통해서 핫 플레이트(200)의 최대 온도편차가 70℃∼80℃ 정도로 매우 크다는 것을 알 수 있다.In addition, referring to the third graph G3 of FIG. 11, in the second case, the time required for cooling the hot plate 200 from 150 ° C. to 100 ° C. may be short as about 10 seconds. It can be seen from G4) that the maximum temperature deviation of the hot plate 200 is very large, about 70 ° C to 80 ° C.
상기 제2 경우, 이러한 원인으로 도 12의 제5 및 제6 그래프들(G5, G6)을 통해서 알 수 있듯이 핫 플레이트(200)가 100℃로 냉각된 후 온도가 안정화되기까지는 5분 정도의 시간이 소요된다.In the second case, for this reason, as shown in the fifth and sixth graphs G5 and G6 of FIG. 12, the time is about 5 minutes until the temperature is stabilized after the hot plate 200 is cooled to 100 ° C. This takes
계속해서, 도 13의 제7 및 제8 그래프들(G7, G8)을 참조하면, 상기 제3 경우, 핫 플레이트(200)를 150℃에서 100℃로 냉각하는데 35분 정도가 소요되고, 핫 플레이트(200)의 최대 온도편차는 1.0℃∼2.0℃ 정도로 예상된다는 것을 알 수 있다.Subsequently, referring to the seventh and eighth graphs G7 and G8 of FIG. 13, in the third case, it takes about 35 minutes to cool the hot plate 200 from 150 ° C. to 100 ° C., and the hot plate It can be seen that the maximum temperature deviation of (200) is expected to be about 1.0 ° C to 2.0 ° C.
또한, 도 14의 제9 및 제10 그래프들(G9, G10)을 참조하면, 상기 제4 경우, 핫 플레이트(200)를 150℃에서 100℃로 냉각하는데 95초 정도가 소요되고, 최대 온도편차는 6℃ 정도인 것을 알 수 있다. 그리고 온도를 안정화하는데 4분 20초 정도가 소요된다는 것을 알 수 있다.In addition, referring to the ninth and tenth graphs G9 and G10 of FIG. 14, in the fourth case, it takes about 95 seconds to cool the hot plate 200 from 150 ° C. to 100 ° C., and the maximum temperature deviation. It turns out that is about 6 degreeC. And it can be seen that it takes about 4 minutes and 20 seconds to stabilize the temperature.
한편, 도 18 내지 도 20은 상기 본 발명의 베이크 시스템에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프들인데, 도 18의 제11 및 제12 그래프들(G11, G12)은 각각 23℃의 액상냉매를 15초 간격으로 3회 순환시켰을 때(이하, 제5 경우라 함)의 시간에 따른 핫 플레이트 상부 표면의 평균온도 및 최대 온도편차의 변화를 나타낸다.Meanwhile, FIGS. 18 to 20 are graphs showing simulation results of the baking system of the present invention. The eleventh and twelfth graphs G11 and G12 of FIG. 18 are liquid refrigerant at 23 ° C. for 15 seconds apart. The change in the average temperature and the maximum temperature deviation of the upper surface of the hot plate with the time of three cycles (hereinafter referred to as the fifth case) is shown.
그리고 도 19의 제13 및 제14 그래프들(G13, G14)은 각각 50℃의 액상냉매를 15초 간격으로 4회 순환시켰을 때(이하, 제6 경우라 함)의 시간에 따른 핫 플레이트 상부 표면의 평균온도 및 최대 온도편차의 변화를 나타낸다.In addition, the thirteenth and fourteenth graphs G13 and G14 of FIG. 19 show a hot plate upper surface according to time when the liquid refrigerant at 50 ° C. is circulated four times at intervals of 15 seconds (hereinafter, referred to as a sixth case). The change of the average temperature and the maximum temperature deviation is shown.
또한, 도 20의 제15 및 제16 그래프들(G15, G16)은 각각 80℃의 액상냉매를 15초 간격으로 6회 순환시켰을 때(이하, 제7 경우라 함)의 시간에 따른 핫 플레이트 상부 표면의 평균온도 및 최대 온도편차의 변화를 나타낸다.In addition, the fifteenth and sixteenth graphs G15 and G16 of FIG. 20 each show an upper portion of the hot plate according to time when the liquid refrigerant at 80 ° C. is circulated six times at intervals of 15 seconds (hereinafter, referred to as a seventh case). The change in average temperature and maximum temperature deviation of the surface is shown.
도 18의 제11 및 제12 그래프들(G11, G12)을 참조하면, 상기 제5 경우, 핫 플레이트는 40초 이내에 100℃로 냉각되는 것을 알 수 있고, 상기 핫 플레이트의 최대 온도편차(△T)는 △T<0.4℃인 것을 알 수 있다.Referring to the eleventh and twelfth graphs G11 and G12 of FIG. 18, it can be seen that in the fifth case, the hot plate is cooled to 100 ° C. within 40 seconds, and the maximum temperature deviation ΔT of the hot plate is ΔT. ) Shows that ΔT <0.4 ° C.
그리고 도 19의 제13 및 제14 그래프들(G13, G14)을 참조하면, 상기 제6 경우, 핫 플레이트는 60초 이내에 100℃로 냉각되는 것을 알 수 있고, 상기 핫 플레이트의 최대 온도편차(△T)는 △T<0.2℃인 것을 알 수 있다.Referring to the thirteenth and fourteenth graphs G13 and G14 of FIG. 19, it can be seen that in the sixth case, the hot plate is cooled to 100 ° C. within 60 seconds, and the maximum temperature deviation (Δ) of the hot plate is Δ. It turns out that T) is (DELTA) T <0.2 degreeC.
또한, 도 20의 제15 및 제16 그래프들(G15, G16)을 참조하면, 상기 제7 경우, 핫 플레이트는 90초 이내에 100℃로 냉각되는 것을 알 수 있고, 상기 핫 플레이트의 최대 온도편차(△T)는 △T<0.2℃인 것을 알 수 있다.In addition, referring to the fifteenth and sixteenth graphs G15 and G16 of FIG. 20, in the seventh case, the hot plate is cooled to 100 ° C. within 90 seconds, and the maximum temperature deviation of the hot plate ( It is understood that ΔT) is ΔT <0.2 ° C.
아래의 표는 상술한 대조군 베이크 시스템과 본 발명의 베이크 시스템의 핫 플레이트 냉각과 관련된 사항들을 요약한 것이다. 표에서 시스템 1은 본 발명의 베이크 시스템을, 시스템 2는 대조군 베이크 시스템을 나타낸다. 그리고 "기타"는 상기 제2 경우에서 냉각수 온도를 18℃로 한 경우를 나타낸다.The table below summarizes the issues related to hot plate cooling of the control bake system described above and the bake system of the present invention. In the table, system 1 represents the bake system of the present invention and system 2 represents the control bake system. And "other" indicates a case where the cooling water temperature is 18 ° C in the second case.
표1 를 참조하면, 대조군 베이크 시스템(시스템 2)에서, 냉각수를 이용하여 핫 플레이트를 냉각하는 경우(제2 및 제4 경우, 기타), 본 발명의 베이크 시스템에 비해 냉각시간이 짧거나(제2 경우 및 기타) 비슷하지만(제4 경우), 온도편차(△T)가 커서 핫 플레이트의 온도를 안정화하는데 소요되는 시간이 본 발명의 베이크 시스템보다 훨씬 길다는 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, in the control bake system (system 2), when the hot plate is cooled by using the cooling water (second and fourth cases, other), the cooling time is shorter than the bake system of the present invention ( 2 and others) Similar (fourth), but the temperature deviation (ΔT) is large, it can be seen that the time required to stabilize the temperature of the hot plate is much longer than the baking system of the present invention.
곧, 본 발명의 베이크 시스템의 경우, 대조군 베이크 시스템에 비해 냉각시간이 크게 길지 않고, 온도 안정화 시간이 짧으면서 자연냉각 방식(제1 경우)과 동일한 온도편차를 갖는다.In other words, in the case of the baking system of the present invention, the cooling time is not significantly longer than that of the control baking system, and the temperature stabilization time is short and has the same temperature deviation as that of the natural cooling method (first case).
한편, 자연냉각방식의 제1 경우는 냉각 및 안정화에 소요되는 시간이 본 발명의 베이크 시스템에 비해 지나치게 길기 때문에, 온도편차가 낮음에도 불구하고, 실제 산업 현장에서 사용되기는 어렵다.On the other hand, in the first case of the natural cooling method, because the time required for cooling and stabilization is too long compared to the bake system of the present invention, despite the low temperature deviation, it is difficult to be used in actual industrial sites.
결과적으로, 본 발명자는 상기 시뮬레이션 결과 분석을 통해, 생산성과 냉각효과 및 온도 균일성을 종합적으로 고려하는 경우, 본 발명의 베이크 시스템이 대조군의 어떠한 베이크 시스템보다 우수함을 알 수 있었다.As a result, through the analysis of the simulation results, the present inventors found that the baking system of the present invention is superior to any baking system of the control group when comprehensively considering productivity, cooling effect, and temperature uniformity.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 냉각장치가 구비된 냉매저장장치 다음에 필요시 액상냉매를 히팅하기 위한 보조히터가 마련된 냉매저장장치가 구비될 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. For example, those skilled in the art to which the present invention pertains may include a refrigerant storage device provided with an auxiliary heater for heating the liquid refrigerant, if necessary, after the refrigerant storage device provided with the cooling device. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 베이크 시스템은 상부면이 베이크용 웨이퍼가 로딩되는 핫 플레이트 면으로 사용되고, 천장 및 측면에 작동유체 공급을 위한 윅이 형성된 히트 파이프를 구비한다. 이에 따라 상기 상부면 냉각시 상기 히트 파이프의 천장 전 영역에 상기 작동유체가 고르게 그리고 신속하게 공급되고, 그 결과 상기 상부면의 전 영역이 고르게 냉각된다. 상기 상부면의 냉각은 상기 히트 파이프의 천장에 공급된 상기 작동유체의 기화를 통해서 이루어지기 때문에, 종래의 냉각수 순환에 의한 것보다 상기 상부면, 곧 핫 플레이트 표면의 온도 안정화에 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있다.As described above, the baking system according to the present invention has a heat pipe having an upper surface used as a hot plate surface on which a wafer for baking is loaded and a wick for supplying a working fluid to the ceiling and the side. Accordingly, when the upper surface is cooled, the working fluid is supplied evenly and quickly to the entire ceiling area of the heat pipe, and as a result, the entire area of the upper surface is cooled evenly. Since the cooling of the upper surface is performed through vaporization of the working fluid supplied to the ceiling of the heat pipe, the time required for temperature stabilization of the upper surface, that is, the hot plate surface, is larger than that of the conventional cooling water circulation. Can be reduced.
한편, 상기 히트 파이프에 상기 상부면 냉각시 상기 히트 파이프내에 채워진 작동유체를 외부로 순환시켜 냉각하기 위한 보조 냉각부가 연결되어 있다. 상기 보조 냉각부에 상기 냉각시 상기 작동유체와 순차적으로 교환될 소정량의 액상냉매가 채워진 냉매저장탱크와 이에 상기 작동유체가 유입됨에 따라 상기 액상냉매의 온도가 상승되는 것을 방지하기 위한 냉각장치가 구비되어 있다. 상기 냉매저장탱크에는 필요에 따라 가압수단 또는 제2의 냉각장치 혹은 보조히터가 구비된다. 이러한 보조 냉각부에 의해 상기 히트 파이프 상부면 냉각시 상기 히트 파이프에 채워진 작동유체의 온도를 낮게 유지할 수 있는 바, 냉각 과정에서 히트 파이프의 냉각효율을 높일 수 있다. 또한 상기 냉매저장탱크에 보조히터가 구비된 경우, 상기 히트 파이프의 상부면, 곧 핫 플레이트의 히팅시간도 줄일 수 있어 종래의 경우보다 생산성이 높아지게 된다.On the other hand, an auxiliary cooling unit is connected to the heat pipe to circulate and cool the working fluid filled in the heat pipe when the upper surface is cooled. A refrigerant storage tank filled with a predetermined amount of liquid refrigerant to be sequentially exchanged with the working fluid during the cooling in the auxiliary cooling unit and a cooling device for preventing the temperature of the liquid refrigerant from rising as the working fluid is introduced thereto. It is provided. The refrigerant storage tank is provided with a pressurizing means or a second cooling device or auxiliary heater as necessary. The auxiliary cooling unit may maintain a low temperature of the working fluid filled in the heat pipe when the upper surface of the heat pipe is cooled, thereby increasing the cooling efficiency of the heat pipe in the cooling process. In addition, when the auxiliary heater is provided in the refrigerant storage tank, the heating time of the upper surface of the heat pipe, that is, the hot plate can also be reduced, resulting in higher productivity than the conventional case.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 의한 핫 플레이트 냉각장치의 단면도들이다.1 to 3 are cross-sectional views of a hot plate cooling apparatus according to the prior art.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 제1 내지 제6 실시예에 의한 베이크 시스템의 부분 단면도들이다.4 to 9 are partial cross-sectional views of the baking system according to the first to sixth embodiments of the present invention.
도 10은 자연냉각 방식이 적용된 종래 기술에 의한 베이크 시스템의 냉각효율에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다.10 is a graph showing a simulation result of the cooling efficiency of the baking system according to the prior art to which the natural cooling method is applied.
도 11 내지 도 13은 핫 플레이트에 냉각 라인이 매립된 종래 기술에 의한 베이크 시스템에 대한 냉각효율 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프들로써, 도 11은 안정화 전을, 도 12는 안정화 후를 보여주는 그래프들이고, 도 13은 공기를 냉매로 하였을 때의 결과를 보여주는 그래프이다.11 to 13 are graphs showing cooling efficiency simulation results for a conventional baking system having a cooling line embedded in a hot plate, and FIG. 11 is a graph showing before stabilization and FIG. 12 after stabilization, and FIG. 13. Is a graph showing the results when air is used as the refrigerant.
도 14는 히터 아래쪽에 냉각 라인이 매립된 종래 기술에 의한 베이크 시스템에 대한 냉각효율 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다.14 is a graph showing a cooling efficiency simulation result for a conventional baking system having a cooling line embedded in a lower part of a heater.
도 15 및 도 16은 각각 본 발명자의 시뮬레이션에서 본 발명에 대한 대조군으로 사용된, 냉각 라인이 핫 플레이트에 매립된 종래 기술에 의한 베이크 시스템의 부분 정면도 및 평면도이다.15 and 16 are partial front and top views, respectively, of a prior art bake system in which a cooling line is embedded in a hot plate, used as a control for the present invention in the simulations of the present inventors.
도 17은 본 발명자의 시뮬레이션에서 본 발명에 대한 대조군으로 사용된, 냉각 라인이 히터 아래쪽에 구비된 종래 기술에 의한 베이크 시스템의 부분 정면도이다.17 is a partial front view of a prior art bake system with a cooling line provided below the heater, used as a control for the present invention in the inventors' simulation.
도 18 내지 도 20은 본 발명자의 시뮬레이션에서 본 발명의 실시예에 의한 베이크 시스템의 냉각효율을 보여주는 그래프들이다.18 to 20 are graphs showing the cooling efficiency of the bake system according to the embodiment of the present invention in the simulation of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100:히트 파이프(heat pipe) 102:히터100: heat pipe 102: heater
104a:작동 유체 104b:액상 냉매 104a: working fluid 104b: liquid refrigerant
106, 120, 134, 136, 150, 160:제1 내지 제6 냉매 저장탱크106, 120, 134, 136, 150, 160: first to sixth refrigerant storage tank
108:밸브 109:가압수단108: valve 109: pressure means
160a:보조히터160a: auxiliary heater
P1:본체 P1':보조 냉각부P1: Main body P1 ': Secondary cooling part
S1:히트 파이프 상부면(핫 플레이트 면)S1: Heat pipe upper surface (hot plate side)
W:웨이퍼W: Wafer
110, 124, 132, 144, 146, 148, 156, 160b:제1 내지 제8 냉각장치110, 124, 132, 144, 146, 148, 156, 160b: first to eighth chillers
112:공동 125:냉각장치112: cavity 125: cooling unit
126, 128, 130, 138, 140, 142, 152, 154, 162 및 164:제1 내지 제10 연결관126, 128, 130, 138, 140, 142, 152, 154, 162, and 164: first through tenth connectors
126a, 128a, 140a, 152a, 152b, 154a, 162a, 164a:제1 내지 제8 냉매단속수단126a, 128a, 140a, 152a, 152b, 154a, 162a, 164a: first to eighth refrigerant control means
L1, L2:제1 및 제2 유로L1, L2: first and second flow paths
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