KR100625311B1 - 반도체 제조 설비에서의 다중 약액 배관들의 온도 조절 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조 설비의 다중 약액 배관들의 온도를 조절하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 온도 조절 장치는 복수 개의 약액 배관들에 대응하여 통합된 냉각 장치와, 복수 개의 가열 장치를 구비한다. 따라서 하나의 냉각 장치를 사용하여 복수 개의 약액 배관들로 공급되는 전체 항온수를 일정 온도로 냉각하고, 이를 분기하여 다시 각각의 가열 장치로 항온수를 가열, 공급하여 제조 공정에 따라 서로 다른 용도의 약액 배관들에 대한 온도를 개별 제어한다. 그 결과, 서로 다른 복수 개의 약액들을 이용하는 반도체 제조 설비에서 통합된 냉각 장치를 이용함으로써, 빠른 응답성을 가지며 복수 개의 냉각 장치들을 개별 사용하는 불합리성을 해소하고, 설비의 제조 원가를 절감하며, 설치 공간을 줄일 수 있다.
반도체 제조 설비, 약액, 다중 배관, 온도 조절, 냉각 장치, 가열 장치
Description
도 1은 일반적인 다중 약액 배관의 온도 조절 장치의 구성을 도시한 도면; 그리고
도 2는 본 발명에 따른 온도 조절 장치의 구성을 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 반도체 제조 설비 102 : 온도 조절 장치
104a ~ 104d : 항온수 배관 106 : 열교환기
108 : 약액 배관 110 : 저장 탱크
112 : 증발기 114 : 압축기
116 : 응축기 118 : 팽창 밸브
120 : 펌프 122 ~ 132 : 가열 장치
140 : 제어부
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 복수 개의 약액 배관(chemical line)들을 구비하는 반도체 제조 설비의 온도 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정(예를 들어, 도포, 현상, 세정 공정 등)에서 사용되는 화학 약품 중에는 금속을 부식시키는 강한 침식성이 있는 유체를 사용한다. 이러한 유체를 고정밀도로 온도 조절하는 경우, 보편적으로 이들이 흐르는 불소수지의 약액 배관 주변에 항온수를 순환시켜 온도를 제어한다.
또한, 반도체 제조 설비에서 용도가 서로 다른 약액들의 사용은 빈번하며, 이들의 온도 제어를 위해 항온수 온도 조절 장치 역시 복수 개가 필요하다. 그리고 복수 개의 온도 조절 장치를 이용하는 경우, 일반적으로 각각의 온도 조절 장치에 대해 냉각 및 가열을 각각 수행하는 장치를 포함함으로써, 구성이 복잡하고, 설치 공간이 많이 소요되는 등의 여러 가지 불합리한 점이 있다. 또한, 반도체 제조 설비의 동작 중, 공정 변경에 따라 사용되는 다양한 약액들의 온도를 조절할 경우, 일정 시간이 소요되므로 온도 조절 장치의 성능에 따라 이 소요 시간은 길어지거나 단축될 수 있다. 그러므로 이러한 소요 시간은 단위 시간 당 생산량에 큰 영향을 끼친다. 특히, 이러한 온도 조절 장치는 가열 및 냉각 장치를 간단한 구성으로 두 가지 기능을 수행하는 열전소자가 많이 사용된다. 그러나, 열전 소자는 가열 보다 냉각 성능이 떨어져서, 반도체 제조 설비의 동작 중 약액의 온도를 저온으로 변경하는 경우에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
도 1을 참조하면, 반도체 제조 설비(2)는 예를 들어, 스피너 등의 현상 장치나, 웨트 스테이션 등의 세정 장치로서, 서로 다른 용도의 복수 개의 약액을 이용 하여 해당 공정을 처리한다.
상기 반도체 제조 설비(2)는 약액 공급원(미도시됨)으로부터 복수 개의 약액을 각각 공급하는 약액 배관들(8)을 통해 공정 챔버(미도시됨)로 해당 약액을 공급한다. 이 때, 상기 반도체 제조 설비(2)는 공정 특성에 대응하여 각 약액의 온도를 조절하는데, 이를 위해 항온수를 이용하는 온도 조절 장치(10)를 구비한다. 온도 조절 장치(10)는 복수 개의 약액 배관(8)들에 대응하여 항온수를 저장하는 복수 개의 저장 탱크(12)들과, 복수 개의 펌프(14)들과, 복수 개의 냉각 장치(18)들 및 복수 개의 가열 장치(16)들을 구비한다. 이 경우, 온도 조절 장치(10)의 냉각 및 가열 장치(16, 18)는 하나의 열전소자 모듈(thermo-electric module)로 각각 구비된다.
그리고 상기 온도 조절 장치(10)는 복수 개의 저장 탱크(12)들로부터 약액 배관들(8)의 온도를 조절하기 위하여 해당 저장 탱크(12)로부터 공급 배관(4b)을 통해 항온수를 공급받아서 펌프(14)를 통해 열전소자 모듈(16, 18)로 공급한다. 열전소자 모듈(16, 18)은 각 약액의 공정 특성에 대응하여 항온수를 가열 또는 냉각시켜서 열교환기(6)로 공급하고, 다시 회수 배관(4a)을 통해 저장 탱크(12)로 회수한다.
따라서 상기 온도 조절 장치(10)는 보편적으로 반도체 제조 설비(2)에서 온도 제어가 필요한 다중의 약액 배관(8)들이 병렬로 구비되며, 각각의 약액 배관(8)들에 대해 개별적인 가열 및 냉각 장치(16, 18)를 사용한다. 이 때, 빈번히 변경되는 공정 진행에 따라 해당 약액 배관(8)의 온도를 제어할 필요가 있다. 그러나 온도 조절이 안정되는 소요시간 동안 반도체 제조 설비(2)는 대기되며, 이 대기 시간을 감소시키기 위해서는 온도 제어 장치(10)의 용량 증가는 필수적이다. 그 결과, 온도 조절 장치(10)의 제조 비용 및 설치 공간이 증가되는 문제점이 발생된다.
상술한 바와 같이, 다수의 약액 배관을 구비하는 반도체 제조 설비에 있어서, 일반적으로 복수 개의 항온수 온도 조절 장치가 필요하며, 복수 개의 온도 조절 장치를 구성할 경우, 각각에 대해 냉각과 가열을 수행하는 별도의 장치로 구성하는 것은 비용 및 소요되는 공간 측면에서 다소 불합리하다.
또한, 용량이 작은 경우, 냉각과 가열 장치를 별도로 사용하지 않고, 도 1에 도시된 바와 같이, 두 가지 기능을 모두 수행할 수 있는 열전소자 모듈을 사용하나, 여러 개의 열전소자 모듈들을 같이 사용하게 되면, 열전소자 모듈이 소형이지만, 이들을 구성하는 장치들간의 배치 및 설치 장소 등이 비대해짐으로, 열전소자 모듈의 소형이라는 장점을 살리기 어렵고, 비용이 많이 들며 가열 성능 대비 냉각 성능이 떨어진다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 서로 다른 용도의 약액들을 이용하는 반도체 제조 설비에서의 냉각 장치를 통합하기 위한 온도 조절 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 서로 다른 용도의 약액들을 이용하는 반도체 제조 설비의 개발 및 제조가 용이한 온도 조절 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 온도 조절시 빠른 응답성을 갖는 반도체 제조 설비에서의 온도 조절 장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 약액 공급원과 공정 챔버를 구비하고, 서로 다른 용도의 약액들을 이용하는 반도체 제조 설비에서 상기 약액들의 온도 조절 장치는, 항온수를 저장하는 저장 탱크와; 상기 약액들의 온도를 조절하기 위하여, 상기 저장 탱크의 상기 항온수를 냉각시키는 냉각 장치와; 상기 냉각 장치로부터 상기 항온수를 공급받는 메인 공급 라인과; 상기 메인 공급 라인으로부터 상기 항온수를 공급받아 분기하여 배출하는 복수 개의 분기 공급 라인들과; 상기 분기 공급 라인들에 각각 구비되어 상기 항온수를 가열하는 복수 개의 가열 장치들과; 상기 약액 공급원으로부터 상기 공정 챔버로 상기 약액들을 각각 공급하는 약액 라인들과; 상기 분기 공급 라인들에 각각 구비되어 상기 약액 라인들의 온도를 각각 조절하도록 상기 분기 공급 라인과 상기 약액 라인이 이중 구조로 형성되는 복수 개의 열교환기들과; 상기 분기 공급 라인들로부터 상기 열교환기들을 경유하여 상기 항온수를 각각 배출하는 복수 개의 분기 회수 라인들 및; 상기 분기 회수 라인들로부터 배출된 상기 항온수를 상기 저장 탱크로 회수하는 메인 회수 라인을 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 메인 공급 라인은; 상기 냉각 장치로부터 상기 분기 공급 라인들로 상기 항온수의 유량을 조절하여 공급하는 펌프를 더욱 구비한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 냉각 장치는; 상기 저장 탱크 내부에 구비되어 냉매를 이용하여 상기 저장 탱크에 저장된상기 항온수를 흡열하는 증발기 및, 상기 냉매를 상기 증발기로 공급하고 상기 증발기로부터 상기 방열된 상기 냉매를 회수하여, 상기 냉매를 응축시키는 응축기를 포함한다. 여기서 상기 냉각 장치는; 상기 응축기의 상기 냉매를 방열하는 보조 냉각 장치를 더 포함하며, 상기 냉각 장치는; 상기 증발기와 상기 응축기 사이에 구비되어, 상기 응축기로부터 상기 증발기로 공급되는 상기 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브 및, 상기 증발기와 상기 응축기 사이에 구비되어, 상기 증발기로부터 배출되는 상기 냉매를 압축하여 상기 응축기로 회수하는 압축기를 더욱 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 반도체 제조 설비의 온도 조절 장치는, 약액 공급원으로부터 서로 다른 용도에 따른 복수 개의 약액들을 공정 챔버로 각각 공급하는 복수 개의 약액 배관들과; 상기 약액들의 온도를 조절하기 위한 항온수를 저장하는 저장 탱크와; 상기 약액 배관들에 대응하여 상기 저장 탱크로부터 상기 항온수를 공급하고, 상기 저장 탱크로 상기 항온수를 회수하는 복수 개의 항온수 배관들과; 상기 약액 배관들과 상기 항온수 배관들이 각각 이중 구조로 형성되어, 상기 항온수를 통해 상기 약액의 온도를 조절하는 복수 개의 열 교환기들과; 상기 저장 탱크로부터 상기 열교환기로 공급되는 상기 항온수를 방열시키는 냉각 장치와; 상기 저장 탱크로부터 상기 항온수를 공급받아 상기 각각의 항온수 배관들로 분기시켜 공급하는 펌프 및; 상기 항온수 배관들에 대응하여 상기 펌프와 상기 열교환기 사이에 구비되며, 상기 항온수를 가열하여 상기 열교환기로 공급하는 복수 개의 가열 장치들을 포함한다.
이 특징의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 냉각 장치는; 상기 저장 탱크 내부에 구비되고, 냉매를 이용하여 상기 저장 탱크에 저장된 상기 항온수의 열을 방출하는 증발기와, 상기 냉매를 상기 증발기로 공급하고, 상기 증발기로부터 상기 방열된 상기 냉매를 회수하여 상기 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 증발기와 상기 응축기 사이에 구비되어, 상기 응축기로부터 상기 증발기로 공급되는 상기 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브 및, 상기 증발기와 상기 응축기 사이에 구비되어, 상기 증발기로부터 배출되는 상기 냉매를 압축하여 상기 응축기로 회수하는 압축기를 더욱 포함한다.
따라서 본 발명에 의하면, 서로 다른 복수 개의 약액들을 이용하는 반도체 제조 설비에서 통합된 냉각 장치를 이용함으로써, 빠른 응답성을 가지며 복수 개의 냉각 장치들을 개별 사용하는 불합리성을 해소하고, 설비의 제조 원가를 절감하며, 설치 공간을 줄일 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조 설비에서의 온도 조절 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 상기 온도 조절 장치(102)는 약액 공급원(미도시됨)과 공정 챔버(미도시됨)를 구비하고, 서로 다른 용도의 약액들을 이용하는 반도체 제조 설비(100)에서 상기 약액들의 온도를 조절하기 위한 장치로서, 상기 약액 공급원으로부터 상기 공정 챔버로 상기 약액들을 각각 공급하는 약액 라인들(108)과, 항온 수를 저장하는 적어도 하나의 저장 탱크(110)와, 통합된 하나의 냉각 장치(112 ~ 118)와, 항온수의 유량을 조절하는 펌프(120) 및 항온수를 가열하는 복수 개의 가열 장치(122 ~ 132)들을 포함한다. 그리고 상기 온도 조절 장치(102)는 항온수를 각각 공급 및 회수하는 복수 개의 공급 및 회수 배관(line)(104a ~ 104d)들과 열 교환기(106)를 구비한다. 또한, 상기 온도 조절 장치(102)는 상기 반도체 제조 설비(100)의 제반 동작을 제어하는 제어부(140)를 포함한다.
상기 공급 및 회수 배관(104a ~ 104d)들은 구체적으로, 상기 냉각 장치(112 ~ 118)로부터 상기 항온수를 공급받는 메인 공급 라인(104a)과, 상기 메인 공급 라인(104a)으로부터 상기 항온수를 공급받아 분기하여 배출하는 복수 개의 분기 공급 라인들(104b)과, 상기 분기 공급 라인들(104b)로부터 상기 열교환기(106)들을 경유하여 상기 항온수를 각각 배출하는 복수 개의 분기 회수 라인들(104c) 및, 상기 분기 회수 라인들(104c)로부터 배출된 상기 항온수를 상기 저장 탱크(110)로 회수하는 메인 회수 라인(104d)을 포함한다.
상기 냉각 장치(112 ~ 118)는 상기 약액들의 온도를 조절하기 위하여, 상기 저장 탱크(110)의 상기 항온수를 냉각시킨다. 구체적으로 상기 냉각 장치(112 ~ 118)는 상기 저장 탱크(110) 내부에 구비되어 상기 항온수를 흡열하는 증발기(112)와, 상기 증발기(112)의 냉매를 응축시켜 방열시키기 위해, 상기 증발기(112)로 상기 냉매를 공급, 회수하는 응축기(116)와, 상기 증발기(112)로부터 회수되는 냉매를 압축하는 압축기(114) 및 상기 응축기(116)로부터 냉매를 받아서 상기 증발기(112)로 냉매를 공급하는 팽창 밸브(118)를 포함한다. 그리고 상기 냉각 장치(112 ~ 118)는 상기 응축기(116)의 상기 냉매를 냉각시키는 보조 냉각 장치(미도시됨)를 더욱 구비한다. 상기 보조 냉각 장치는 공냉식 또는 수냉식으로 구비되며, 예를 들어, 수냉식의 경우 도면에 도시된 바와 같이, 상기 응축기(116)로 냉각수를 공급(In), 회수(Out)하여 냉매의 열을 방출시킨다.
상기 가열 장치(122 ~ 132)는 상기 분기 공급 라인들(104b)에 대응하여 각각 구비되어 상기 항온수를 가열하여 상기 열교환기(106)로 상기 항온수를 공급한다. 즉, 상기 저장 탱크(110)와 상기 열교환기(106) 사이의 상기 분기 공급 라인들(104b) 각각에 구비되어 해당 열교환기(106)로 공급되는 항온수를 가열한다.
상기 열교환기(106)는 복수 개의 약액 배관들에 구비되며, 예를 들어, 약액 공급원으로부터 공정 챔버로 각각 공급되는 약액 배관과, 상기 저장 탱크로부터 각각 공급되는 항온수가 순환되는 항온수 공급 및 회수 배관(104b, 104c)이 이중 구조로 이루어진다. 즉, 상기 약액 라인(108)들의 온도를 각각 조절하도록 상기 분기 공급 및 회수 라인(104b, 104c)과 상기 약액 라인(108)이 이중 구조로 형성된다. 따라서 상기 각각의 약액 배관(108)들은 각각 상기 항온수 공급 배관(104b)으로부터 공급되는 항온수에 의해 열을 방출하고, 다시 항온수 회수 배관(104c)을 통해 저장 탱크(110)로 회수되도록 구비된다.
상기 펌프(120)는 상기 저장 탱크(110)와 상기 가열 장치(122 ~ 132)들 사이에 구비되며, 항온수 공급 배관(104a, 104b)들을 통해 항온수의 유량을 조절하여 각각의 가열 장치(122 ~ 132)들에 의해 적정의 온도로 가열되고 각각의 열교환기(106)로 항온수를 공급한다.
그리고 상기 제어부(140)는 상기 반도체 제조 설비(100)의 제반 동작을 제어 한다. 예를 들어, 상기 제어부(140)는 특정 공정에 대응하여 약액의 적정 온도를 유지하여 공정 챔버로 공급되도록 상기 펌프(120)의 유량을 조절하거나, 상기 가열 장치(122 ~ 132)의 공급되는 항온수의 온도를 각각 조절한다.
따라서 본 발명의 온도 조절 장치(102)는 하나의 통합된 냉각 장치(112 ~ 118)를 사용하여 다수의 약액 배관(108)들로 공급되는 전체 항온수를 일정 온도로 냉각하고, 이를 분기하여 다시 각각의 가열 장치(122 ~ 132)로 여러 온도를 제어하도록 구성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 온도 조절 장치는 종래 기술의 복수 개의 냉각 장치들을 이용하는 다중 온도 제어 장치의 냉각 장치들을 하나로 통합함으로써, 복수 개의 냉각 장치들을 개별 사용하는 불합리성을 해소하여 설비의 제조 원가를 절감하며, 설치 공간을 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 통합된 냉각 장치를 이용함으로써, 제어 온도 조절시, 특히 냉각시 빠른 응답성을 갖는다.
그리고 종래 기술의 온도 조절 장치에서 사용되는 열전소자 보다 보편적 기술의 냉각 장치와 가열 장치를 적용함으로써, 온도 조절 장치의 개발 및 생산이 용이하다.
삭제
Claims (7)
- 약액 공급원과 공정 챔버를 구비하고, 다수의 약액 라인들을 통하여 상기 약액 공급원으로부터 상기 공정 챔버로 상기 약액들을 각각 공급하는 반도체 제조 설비에서 상기 약액들의 온도 조절 장치에 있어서:항온수를 저장하는 저장 탱크와;상기 저장 탱크의 상기 항온수를 일정 온도로 냉각시키는 냉각 장치와;상기 냉각 장치로부터 상기 항온수를 공급받는 메인 공급 라인과;상기 메인 공급 라인으로부터 상기 항온수를 분기하는 복수 개의 분기 공급 라인들과;상기 분기 공급 라인들에 각각 구비되어 상기 항온수를 다양한 온도로 가열하는 복수 개의 가열 장치들과;상기 약액 라인들에 각각 구비되어 상기 약액 라인들의 약액의 온도를 각각 조절하도록 상기 분기 공급 라인과 상기 약액 라인이 이중 구조로 형성되는 복수 개의 열교환기들과;상기 분기 공급 라인들로부터 상기 열교환기들을 경유하여 상기 항온수를 각각 배출하는 복수 개의 분기 회수 라인들 및;상기 분기 회수 라인들로부터 배출된 상기 항온수를 상기 저장 탱크로 회수하는 메인 회수 라인을 포함하는 온도 조절 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 메인 공급 라인은;상기 냉각 장치로부터 상기 분기 공급 라인들로 상기 항온수의 유량을 조절하여 공급하는 펌프를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 냉각 장치는;상기 저장 탱크 내부에 구비되어 냉매를 이용하여 상기 저장 탱크에 저장된상기 항온수를 흡열하는 증발기 및,상기 냉매를 상기 증발기로 공급하고 상기 증발기로부터 상기 방열된 상기 냉매를 회수하여, 상기 냉매를 응축시키는 응축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 냉각 장치는;상기 응축기의 상기 냉매를 방열하는 보조 냉각 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 냉각 장치는;상기 증발기와 상기 응축기 사이에 구비되어, 상기 응축기로부터 상기 증발기로 공급되는 상기 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브 및,상기 증발기와 상기 응축기 사이에 구비되어, 상기 증발기로부터 배출되는 상기 냉매를 압축하여 상기 응축기로 회수하는 압축기를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
- 반도체 제조 설비의 온도 조절 장치에 있어서:약액 공급원으로부터 서로 다른 용도에 따른 복수 개의 약액들을 공정 챔버로 각각 공급하는 복수 개의 약액 배관들과;상기 약액들의 온도를 조절하기 위한 항온수를 저장하는 저장 탱크와;상기 약액 배관들에 대응하여 상기 저장 탱크로부터 상기 항온수를 공급하고, 상기 저장 탱크로 상기 항온수를 회수하는 복수 개의 항온수 배관들과;상기 약액 배관들과 상기 항온수 배관들이 각각 이중 구조로 형성되어, 상기 항온수를 통해 상기 약액의 온도를 조절하는 복수 개의 열 교환기들과;상기 저장 탱크로부터 상기 열교환기로 공급되는 상기 항온수를 방열시키는 냉각 장치와;상기 저장 탱크로부터 상기 항온수를 공급받아 상기 각각의 항온수 배관들로 분기시켜 공급하는 펌프 및;상기 항온수 배관들에 대응하여 상기 펌프와 상기 열교환기 사이에 구비되며, 상기 항온수를 가열하여 상기 열교환기로 공급하는 복수 개의 가열 장치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 냉각 장치는;상기 저장 탱크 내부에 구비되고, 냉매를 이용하여 상기 저장 탱크에 저장된 상기 항온수의 열을 방출하는 증발기와,상기 냉매를 상기 증발기로 공급하고, 상기 증발기로부터 상기 방열된 상기 냉매를 회수하여 상기 냉매를 응축하는 응축기와,상기 증발기와 상기 응축기 사이에 구비되어, 상기 응축기로부터 상기 증발기로 공급되는 상기 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브 및,상기 증발기와 상기 응축기 사이에 구비되어, 상기 증발기로부터 배출되는 상기 냉매를 압축하여 상기 응축기로 회수하는 압축기를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
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