KR100719225B1 - Temperature control system for semiconductor manufacturing process - Google Patents
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Abstract
저온 및 고온 잠열재(PCM; Phase Change Material)를 별도의 에너지 공급원으로 구성하여 축냉, 축열 에너지를 저장 및 변환하여 반도체 제조공정에 이용함으로써 에너지 이용 효율을 극대화할 수 있는 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템에 관한 것이다.Temperature control system for semiconductor manufacturing process that can maximize energy use efficiency by constructing low-temperature and high-temperature latent heat material (PCM) as separate energy sources to store and convert heat storage energy and heat storage energy for semiconductor manufacturing process It is about.
본 발명의 일 실시예에 따르면 반도체 제조 공정에 사용되는 반도체 장비의 온도를 제어하기 위한 온도조절 시스템에 있어서, 이 반도체 장비와 연결되어 반도체 장비로부터 나오는 냉매를 분배하는 분배 밸브와, 이 분배 밸브와 연결된 판형 열교환기와, 이 판형 열교환기를 통과한 냉매를 교반 한 후 반도체 장비로 공급하는 혼합 교반기가 구비된 냉매 루프부; 판형 열교환기와 연결되어 사이클을 이루는 냉동기와, 이 냉동기와 연결되어 사이클을 이루며 내부에 PCM 열교환기를 갖는 잠열재 탱크가 구비된 냉동시스템 루프부를 포함하며, 이 반도체 장비로부터 나오는 냉매는 분배 밸브의 절환에 의해 PCM 열교환기를 거쳐 혼합 교반기로 유입되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a temperature control system for controlling the temperature of semiconductor equipment used in a semiconductor manufacturing process, comprising: a distribution valve connected to the semiconductor equipment and distributing a refrigerant from the semiconductor equipment; A refrigerant loop portion having a connected plate heat exchanger and a mixed stirrer for stirring and supplying the refrigerant passing through the plate heat exchanger to the semiconductor equipment; A refrigeration system loop portion having a refrigeration unit connected to the plate heat exchanger and forming a cycle, and a latent heat tank having a PCM heat exchanger connected to the freezing unit and forming a cycle therein, and the refrigerant from the semiconductor equipment is transferred to the switching of the distribution valve. By the PCM heat exchanger is provided a temperature control system for a semiconductor manufacturing process, characterized in that flowing into the mixing stirrer.
잠열재, 온도조절 시스템, PCM 탱크, PCM 열교환기 Latent heat, temperature control system, PCM tank, PCM heat exchanger
Description
도 1은 종래의 반도체 장비용 칠러 구조를 설명하기 위한 개략도. 1 is a schematic view for explaining a chiller structure for a conventional semiconductor equipment.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템을 설명하기 위한 블럭도. Figure 2 is a block diagram illustrating a temperature control system for a semiconductor manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템에 사용되는 잠열재(PCM; Phase Change Material) 탱크를 설명하기 위한 개략도. Figure 3 is a schematic diagram for explaining a latent heat (PCM) tank used in the temperature control system for a semiconductor manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템에 사용되는 혼합 교반기와 탱크의 결합관계를 설명하기 위한 개략도.Figure 4 is a schematic diagram for explaining the coupling relationship between the mixing stirrer and the tank used in the temperature control system for a semiconductor manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
**도면의 주요구성에 대한 부호의 설명**** Description of Codes for Major Configurations of Drawings **
100: 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템100: temperature control system for semiconductor manufacturing process
110: 냉동기 120: PCM 탱트110: freezer 120: PCM tank
130: 판형 열교환기 140: 혼합 교반기130: plate heat exchanger 140: mixing stirrer
150: 냉매탱크 160: TCU 150: refrigerant tank 160: TCU
170: 펌프 180: 반도체 장비170: pump 180: semiconductor equipment
본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온 및 고온 잠열재(PCM; Phase Change Material)를 별도의 에너지 공급원으로 구성하여 축냉, 축열 에너지를 저장 및 변환하여 반도체 제조공정에 이용함으로써 에너지 이용 효율을 극대화할 수 있는 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing equipment. More specifically, low-temperature and high-temperature latent heat (PCM) materials are configured as separate energy sources to store and convert heat storage and heat storage energy to be used in semiconductor manufacturing processes. The present invention relates to a temperature control system for a semiconductor manufacturing process capable of maximizing utilization efficiency.
일반적으로 반도체 제조공정에서 사용되는 온도조절 시스템 중의 하나인 칠러(Chiller)는 반도체 제조 공정에서 사용되는 반도체 제조설비로서 척(Chuck) 상부에 웨이퍼를 위치시키고 정해진 공정(Process), 특히 에칭(Etching) 및 화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)을 진행하는데 있어서 적용되며 제조 공정시 발생되는 열을 일정한 온도조건하에서 제어하여 효과적으로 제거함으로써 반도체 소자의 제조불량을 개선하기 위해 사용되고 있다.Generally, one of the temperature control systems used in the semiconductor manufacturing process, the chiller is a semiconductor manufacturing equipment used in the semiconductor manufacturing process. The wafer is placed on the chuck and a predetermined process, in particular etching, is performed. And chemical vapor deposition (CVD), which are applied to improve the manufacturing defects of semiconductor devices by effectively removing heat generated during a manufacturing process under a constant temperature condition.
최근에 반도체 소자의 집적도가 향상됨에 따라서, 웨이퍼의 크기가 200mm에서 300mm 이상으로 대형화 및 집적화되면서 저온 및 고온 공정에 이르기까지 넓은 범위의 공정온도로 인한 온도 상승 및 하강시 신속 정밀하게 제어할 수 있는 시스템을 구성하고 있는 열원기는 상당한 에너지량이 요구되며 그에 따른 시스템의 피로(fatigue) 현상이 증가하고 있는 실정이다. Recently, as the degree of integration of semiconductor devices is improved, the wafer size is increased and integrated in size from 200 mm to 300 mm or more, so that it is possible to quickly and precisely control the temperature rise and fall due to a wide range of process temperatures ranging from low temperature and high temperature processes. The heat source constituting the system requires a considerable amount of energy, and the fatigue of the system is increasing accordingly.
그러나 반도체 제조공정에서 상기와 같은 에너지를 칠러 시스템 내에 축적하여 필요시 유동적으로 공급하며 에너지를 절감할 수 있는 시스템은 아직 그 응용 범위에 있어서 한계가 있는 실정이다. 이러한 칠러 시스템의 에너지 절감을 효율적으로 사용하기 위해서는 상변화 물질인 잠열재(PCM; Phase Change Material)를 시스템에 응용하여 에너지를 축냉 또는 축열하여 심야전력을 이용한 건물 냉/난방, 식품저장 냉장고, 전자통신기기 및 산업용 냉각/가열 시스템 분야에서 일부 국한적으로 사용되고 있다. However, in the semiconductor manufacturing process, a system that can accumulate the above energy in the chiller system, supply fluidly when needed, and save energy, has a limitation in its application range. In order to efficiently use the energy saving of the chiller system, by applying a phase change material (PCM), which is a phase change material, to the system, energy is accumulated or cooled to accumulate or heat the building by using late-night electric power, food storage refrigerator, and electronics. There are some limited uses in communications and industrial cooling / heating systems.
도 1은 반도체 제조 공정시 공정 온도보다 상승 및 하강하여 사용할 경우에 사용하는 종래의 반도체 장비용 칠러 구조를 설명하기 위한 개략도이다. 1 is a schematic diagram for explaining a conventional chiller structure for semiconductor equipment to be used when used to rise and fall below the process temperature during the semiconductor manufacturing process.
도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 장비용 칠러 구조(10)는 기화기(12a)와 히터(12b)를 구비하는 냉각탱크(12), 냉각탱크(12)와 연결된 액화기(16), 액화기(16)와 연결된 압축기(17), 압축기(17)와 연결되고 냉각탱크(12)로 냉매가스를 보내는 판형 열교환기(18), 냉각탱크(12)와 연결되고 메인장비(14)를 펌핑하기 위한 펌프(15) 및 메인장비(14)와 펌프(15) 사이에 연결되는 RTD 센서(19)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the
도 1에 도시한 반도체 장비용 칠러 구조(10)에서는 압축기(17) 및 열원기기인 히터(12b)가 급격하게 작동하게 된다. 따라서, 메인장비(14)의 공정온도를 제어하기 위해서는 전기사용량 및 칠러 시스템의 냉각탱크(12) 및 히터(12b)의 출력 및 가동시간이 증가되게 되고 이는 에너지 측면에서 보면 전기사용량 또는 에너지 소비량을 불필요하게 증가시키게 된다. In the
또한, 원하는 공정온도에 도달하기 위해서는 열원기기인 히터(12b)의 사용량이 증가하게 되고 이는 제어에 안정화되는 편차시간을 증가시킴으로써 전체 시스템의 안정화 응답속도가 지연되는 현상을 초래한다. In addition, in order to reach a desired process temperature, the amount of use of the heater 12b, which is a heat source device, increases, which causes a phenomenon that the stabilization response speed of the entire system is delayed by increasing the deviation time for stabilization of the control.
그리고 전술한 칠러 구조(10)는 반도체 제조 공정에서 구동되는 경우, 최종 공정온도로 제어하기 위하여 온도 하강 및 상승이 요구될 때 메인장비(14)에 균일한 온도의 냉열원을 공급하는데 있어서 온도에 대한 응답속도가 떨어짐과 동시에 제어시간이 지연되는 현상이 발생하며 이로 인한 시스템의 균일한 냉각 및 가열에 의한 시스템 성능이 저하되는 현상이 발생되고, 이로 인하여 칠러 구조(10)에 대한 신뢰성이 저하되는 문제점을 야기시킨다.When the
더욱이, 반도체 제조 공정중 초기 작업 공정온도에서 사용자가 원하는 공정온도로 바꾸어 사용할 때에는 초기 공정온도 대비 칠러 시스템의 구동량은 급격하게 증가되므로 이로 인한 칠러 구조(10)의 에너지 소모량의 증가와 더불어 전체 시스템의 온도 균일성이 떨어지는 문제점이 있다. Furthermore, when the initial working process temperature is changed from the initial working process temperature to the desired process temperature during the semiconductor manufacturing process, the amount of driving of the chiller system increases rapidly compared to the initial process temperature, thereby increasing the energy consumption of the
마지막으로, 공정 온도에 있어 사용되는 불규칙한 부하(load) 형태에 관계없이 칠러 구조(10)의 동작 및 설정온도가 정밀하게 유지되는 데 있어 효과적인 대처가 떨어져 시스템의 품질향상에 대한 신뢰도가 저하하게 된다.Finally, regardless of the irregular load shape used at the process temperature, effective coping is not effective in maintaining the operation and the set temperature of the
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 저온 및 고온 잠열재(PCM; Phase Change Material)를 별도의 에너지 공급원으로 구성하여 축냉, 축열 에너지를 저장 및 변환하여 반도체 제조공정에 이용함으로써 에너지 이용 효율을 극대화할 수 있는 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to configure the low-temperature and high-temperature latent heat material (PCM) as a separate energy source to accumulate, regenerated energy It is to provide a temperature control system for the semiconductor manufacturing process that can maximize the energy utilization efficiency by storing and converting the used in the semiconductor manufacturing process.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예는 반도체 제조 공정에 사용되는 반도체 장비의 온도를 제어하기 위한 온도조절 시스템에 있어서, 이 반도체 장비와 연결되어 반도체 장비로부터 나오는 냉매를 분배하는 분배 밸브와, 이 분배 밸브와 연결된 판형 열교환기와, 이 판형 열교환기를 통과한 냉매를 교반 한 후 반도체 장비로 공급하는 혼합 교반기가 구비된 냉매 루프부; 판형 열교환기와 연결되어 사이클을 이루는 냉동기와, 이 냉동기와 연결되어 사이클을 이루며 내부에 PCM 열교환기를 갖는 잠열재 탱크가 구비된 냉동시스템 루프부를 포함하며, 이 반도체 장비로부터 나오는 냉매는 분배 밸브의 절환에 의해 PCM 열교환기를 거쳐 혼합 교반기로 유입되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, a preferred embodiment of the present invention is a temperature control system for controlling the temperature of semiconductor equipment used in a semiconductor manufacturing process, the distribution is connected to the semiconductor equipment to distribute the refrigerant from the semiconductor equipment A refrigerant loop portion including a valve, a plate heat exchanger connected to the distribution valve, and a mixing stirrer for stirring and supplying the refrigerant passing through the plate heat exchanger to the semiconductor equipment; A refrigeration system loop portion having a refrigeration unit connected to the plate heat exchanger and forming a cycle, and a latent heat tank having a PCM heat exchanger connected to the freezing unit and forming a cycle therein, and the refrigerant from the semiconductor equipment is transferred to the switching of the distribution valve. It provides a temperature control system for a semiconductor manufacturing process characterized in that it is introduced into the mixing stirrer via a PCM heat exchanger.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 냉매 루프부는 한 쌍의 제 1 및 제 2 솔레노이드 밸브를 더 포함하며, 상기 제 1 솔레노이드 밸브는 상기 분배 밸브와 상기 PCM 열교환기 사이에 연결되며, 상기 제 2 솔레노이드 밸브는 상기 분배 밸브와 상기 판형 열교환기 사이에 연결된다.According to a preferred feature of the invention, the refrigerant loop portion further comprises a pair of first and second solenoid valves, wherein the first solenoid valve is connected between the distribution valve and the PCM heat exchanger, and the second solenoid valve Is connected between the distribution valve and the plate heat exchanger.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 냉동시스템 루프부는 상기 혼합 교반기와 상기 반도체 장비 사이에 연결되며 히터를 갖는 냉매탱크와, 상기 냉매탱크의 냉매를 상기 반도체 장비로 공급하기 위한 펌프를 더 포함한다.According to a preferred feature of the invention, the refrigeration system loop portion further comprises a refrigerant tank connected between the mixing stirrer and the semiconductor equipment having a heater and a pump for supplying the refrigerant in the refrigerant tank to the semiconductor equipment.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 혼합 교반기의 내부에 온도 센서 및 온 도 조절 유닛이 구비된다.According to a preferred feature of the invention, a temperature sensor and a temperature control unit are provided inside the mixing stirrer.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 냉동시스템 루프부는 한쌍의 제 3 및 제 4 솔레노이드 밸브를 더 포함하며, 상기 제 3 솔레노이드 밸브는 상기 냉동기와 상기 PCM 열교환기 사이에 연결되며, 상기 제 4 솔레노이드 밸브는 상기 냉동기와 상기 판형 열교환기 사이에 연결된다.According to a further preferred feature of the invention, the refrigeration system loop portion further comprises a pair of third and fourth solenoid valves, wherein the third solenoid valve is connected between the freezer and the PCM heat exchanger and the fourth solenoid valve Is connected between the refrigerator and the plate heat exchanger.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 초기 상태에는 상기 제 3 및 제 4 솔레노이드 밸브가 모두 개방된다. According to a further preferred feature of the invention, both the third and fourth solenoid valves are opened in the initial state.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 반도체 공정이 원하는 공정온도에 도달하게 되면, 상기 제 4 솔레노이드 밸브가 조절되어 상기 냉매가 상기 PCM 열교환기를 거쳐서 저온 PCM 열교환기로 주입된다.According to an even more preferred feature of the invention, when the semiconductor process reaches a desired process temperature, the fourth solenoid valve is adjusted so that the refrigerant is injected into the low temperature PCM heat exchanger via the PCM heat exchanger.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 저온 및 상기 고온의 PCM 탱크는 두 겹의 강철케이스와 상기 강철케이스 사이에 충진되는 단열재를 구비한다.According to a preferred feature of the invention, the low temperature and the high temperature PCM tank is provided with two layers of steel case and the heat insulating material filled between the steel case.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 고온 PCM은 B18, B19, B14, B13, B12, B11, B10, B8로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 만들어진다. According to a preferred feature of the invention, the high temperature PCM is made of any one selected from the group consisting of B18, B19, B14, B13, B12, B11, B10, B8.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 저온 PCM은 NaCl-H2O 계열의 물질 또는 A7, A18, A19, A14, A13, A12, A11, X1, A10, A8로 이루어진 그룹 중 선택되어진 어느 하나로 만들어진다.According to a preferred feature of the invention, the low temperature PCM is made of any one selected from the group consisting of NaCl-H 2 O-based material or A7, A18, A19, A14, A13, A12, A11, X1, A10, A8.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한 다. Hereinafter, a temperature control system for a semiconductor manufacturing process according to a preferred embodiment of the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다. 2 is a block diagram illustrating a temperature control system for a semiconductor manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템(100)은 냉동기(110), 잠열재(PCM; Phase Change Material) 탱크(120), 제 4 솔레노이드밸브(Vs4)를 통하여 냉동기(110)로부터 냉매와 고온의 가스를 전달 받는 판형 열교환기(Plate-type Heat Exchanger)(130), 판형 열교환기(130)로부터 냉각된 가스를 전달받는 혼합 교반기(140), 냉매(coolant) 배관을 통하여 혼합 교반기(140)로부터 냉매를 전달받는 냉매탱크(150) 및 반도체 장비(180)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템(100)은 대략 -60℃ 내지 0℃ 정도의 저온 및 대략 50 ℃ 내지 150 ℃ 정도의 고온의 액상 잠열재를 에너지 공급형 열원기기로 구성하여 축냉/축열 에너지를 저장 및 변환하여 이용하는 에너지 절감형 칠러에 관한 것으로서 사용시 에너지 이용 효율을 극대화할 수 있는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the invention, the
도 2를 참조하면, 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템(100)은 크게 냉매 루프부(coolant loop) 및 냉동시스템 루프부(refrigerator loop)로 나누어진다.Referring to FIG. 2, the
냉매 루프부에서는 냉각수인 냉매가 통로인 냉매 배관을 통하여 흐르게 된다. 그리고 냉매 배관을 통하여 유입된 냉매를 냉각 및 가열시키는 판형 열교환기(130), 냉매를 저장하기 위한 냉매탱크(150), 냉매를 순환시키기 위한 제 1 및 제 2 펌프(170, 172), 냉매의 양을 제어하는 분배밸브(Vd)와 제 1 내지 제 2 솔레노이드 밸브(Vs1 내지 Vs2), 냉매의 온도를 감지하여 분배밸브(Vd)를 제어하는 온도센서와 온도를 제어하기 위한 TCU(Temperature Control Unit)(160) 및 냉매의 온도 균일성을 유지시켜 주는 탱크내의 혼합 교반기(140)로 구성된다.In the refrigerant loop portion, the refrigerant, which is cooling water, flows through the refrigerant pipe, which is a passage. The
반면, 냉동시스템 루프부는 냉매를 냉매 가스에 의해 냉각시키는 냉동기(110) 및 공정온도 변화시 냉매가스 및 고온 가스에 의해 냉매를 열교환하여 냉각 및 가열시키며 그러한 냉/온 에너지를 내부에 충진된 저온 및 고온 잠열재를 저장하는 PCM 탱크(120)로 구성된다. PCM 탱크(120) 내에는 PCM 열교환기(122)가 냉매에 열교환을 시키기 위하여 설치된다.On the other hand, the refrigeration system loop unit cools and heats the refrigerant by heat-exchanging the refrigerant by the refrigerant gas and the hot gas when the process temperature changes, and the
반도체 공정시 사용되는 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템(100)은 정확하고도 정밀한 온도를 가지는 냉매를 반도체 장비(180)에 공급하기 위하여 냉동기(110)의 제 3 및 제 4 솔레노이드 밸브(Vs3, Vs4)를 완전 개방한 상태에서 흡열시켜 원하는 온도, 예를 들면 대략 -20 ℃의 공정온도를 맞추기 위해 초기에 냉동기(110)의 압축기 및 부대 기기가 최대한의 에너지를 출력하게 된다. 이때, 어느 정도 일정한 시간이 흐르면 공정온도에 도달함으로써 열원기기로서 사용되는 냉동기(110)의 주구성품인 압축기 및 냉매탱크(150) 내의 히터(152)가 온도를 감지한 후, 초기 가동시 출력보다 에너지 출력이 감소하면서 일정량의 에너지를 출력하고 최종적으로 안정적인 공정온도에 도달하게 된다. The
그러나 반도체 공정온도가 변화하는 경우에는 전술한 열원기기의 에너지 출력이 상기 초기 공정조건과 마찬가지로 에너지 출력이 급격하게 증가되는 현상이 반복된다. However, when the semiconductor process temperature changes, the energy output of the above-described heat source device is rapidly increased as in the initial process conditions.
도 2에 도시한 바와 같이, 반도체 장비(180)에 공급할 -10℃ 정도의 저온 냉매를 공급하는 경우에는, 먼저 냉동기(110)에 의해 형성된 냉각된 냉매가 판형 열교환기 핀(fin)을 여러 겹(multi-layer)으로 적층하여 제조한 판형 열교환기(130)에서 열을 교환한 후, 최종적으로 냉매탱크(150)로 흡열된 냉매를 냉매탱크(150)내에 설치된 히터(152)를 이용하여 온도 제어함으로써 균일한 온도조건을 가지는 공정온도를 형성하게 되며, 이렇게 얻어진 균일한 공정온도를 가지는 냉매를 메인 장비(180)에 펌프(170)를 이용하여 최종적으로 공급하게 된다. As shown in FIG. 2, in the case of supplying a low temperature refrigerant of about -10 ° C. to be supplied to the
균일한 공정온도 조건이 형성되면, 냉매의 공정온도를 맞추기 위해 초기엔 냉각된 냉매의 흐름을 조절하는 제 3 및 제 4 솔레노이드 밸브(Vs3, Vs4)가 완전히 개방된 후, 일정 시간이 흐르면서 어느 정도의 공정온도에 도달하는 시점과 동시에 서서히 냉동 시스템 루프를 구성하고 있는 판형 열교환기(130) 방향의 제 2 솔레노이드 밸브(Vs4)가 닫히면서 도 3에 도시한 PCM 탱크(120) 내의 PCM 열교환기(122)를 통하여 저온 잠열재 수용액(124a)로 충진된 저온용 PCM 탱크(124)로 냉매를 유입시킴으로써 열교환이 이루어진다. When a uniform process temperature condition is formed, the third and fourth solenoid valves Vs3 and Vs4, which regulate the flow of the cooled refrigerant at first, are fully opened to meet the process temperature of the refrigerant, and then a certain amount of time passes. The second solenoid valve Vs4 in the direction of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템에 사용되는 잠열재(PCM; Phase Change Material) 탱크를 설명하기 위한 개략도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템에 사용되는 PCM 탱크(120)는 PCM 열교환기(122), 저온용 PCM 탱크(124) 및 고온 PCM 탱크(126)를 포함한다. 저온용 PCM 탱크(124) 및 고온 PCM 탱크(126)는 각각은 제 1 강철 케이스(124b, 126b), 제 2 강철 케이스(124c, 126c), 제 1 및 제 2 강철 케이스 사이에 각각 충진되는 단열재(124d, 126d), 제 1 강철 케이스(124b, 126b) 내에 각각 채워진 저온 잠열재 수용액(124a) 및 고온 잠열재 수용액(126a)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 PCM 열교환기(122)는 판형 열교환기 핀을 여러 겹 적층하여 제조된다. 3 is a schematic diagram illustrating a latent heat change (PCM) tank used in a temperature control system for a semiconductor manufacturing process according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the
판형 열교환기(130) 방향의 제 2 솔레노이드 밸브(Vs2)가 닫히는 경우, 차가워진 에너지를 저장하거나 또는 냉각된 냉매를 보충하기위해 초기 판형 열교환기(130)에 의해 냉각된 냉매와 균일하게 혼합되도록 하기 위하여 혼합 교반기(Mixing Agitator)(140)를 사용한다.When the second solenoid valve Vs2 in the direction of the
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 고온 PCM은 B18, B19, B14, B13, B12, B11, B10, B8로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 만들어지는 것을 특징으로 한다. According to one embodiment of the invention the high temperature PCM is characterized in that it is made of any one selected from the group consisting of B18, B19, B14, B13, B12, B11, B10, B8.
또한, 저온 PCM은 NaCl-H2O 계열의 물질 또는 A7, A18, A19, A14, A13, A12, A11, X1, A10, A8로 이루어진 그룹 중 선택된 어느 하나로 만들어진 것을 특징으로 한다.In addition, the low temperature PCM is characterized in that it is made of any one selected from the group consisting of NaCl-H 2 O-based material or A7, A18, A19, A14, A13, A12, A11, X1, A10, A8.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템에 사용되는 혼합 교반기와 탱크의 결합관계를 설명하기 위한 개략도이다. 4 is a schematic diagram illustrating a coupling relationship between a mixing stirrer and a tank used in a temperature control system for a semiconductor manufacturing process according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템에 사용되는 혼합 교반기(140)는 교반기탱크(144)의 내부에 결합되어 진다. 혼합 교반기(140)의 상부에는 전원을 공급하기 위한 전원공급부(142)가 교반기 탱크(144)의 상부에 설치된다. 또한, TCU(160)는 교반기 탱크(144)의 내부 에 형성되는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 4, the
즉, 혼합 교반기(140)는 교반기 탱크(144)의 상부에 고정되어 설치되며 전원공급부(142)가 전원을 인가하면 일정한 방향으로 회전을 하여 주입된 냉매를 혼합하게 된다. 이렇게 혼합된 냉매는 최종단의 냉매 탱크(150)로 공급되어 사용자가 원하는 공정온도로 안정되게 도달하게 된다. 따라서 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템을 구성하는 냉동기(110), 히터(152) 등과 같은 열원기기의 에너지를 효율적으로 절감시킬 수 있게 된다. That is, the
이와 같이, 반도체 제조 공정용 온도조절 시스템이 구동되면서 사전에 냉각된 냉매의 에너지를 저장 및 공급하기 위해서는 반도체 장비(180)에 유입되는 적정 냉매의 공급을 장비의 사양에 따라 고려해야 하며 혼합 교반기(140) 내의 냉매의 온도에 따라 분배 밸브(Vd)를 조절함으로써 각각의 부위로 유입되는 냉매의 양을 조절하게 된다.As such, in order to store and supply the energy of the refrigerant cooled before the temperature control system for the semiconductor manufacturing process is driven, the supply of the appropriate refrigerant flowing into the
또한, 대략 -10 ℃ 정도의 초기 공정온도와 비교하여, 예를 들면 대략 30 ℃ 정도의 공정온도로 변경하여 사용하는 경우에는, 냉동기(110)의 고온 가스를 고온 잠열재로 충진된 수용액으로 채워진 고온용 PCM 탱크(126) 방향으로 PCM 열교환기(122)를 통하여 고온 가스를 유입시킴으로써 냉매와 열교환을 하게 된다. 이 때, 가열된 에너지를 저장하거나 또는 가열된 냉매를 보충하기 위해 냉동기(110)의 판형 열교환기(130)로 냉각된 냉매와 균일하게 혼합하고 최종단의 냉매 탱크로 균일하게 혼합된 냉매를 공급함으로써 목적하는 냉동기(110) 또는 히터(152)와 같은 열원기기의 에너지를 효율적으로 절감시킬 수 있다.In addition, compared with the initial process temperature of about -10 ° C, for example, when used at a process temperature of about 30 ° C, the hot gas of the
상술한 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 중심으로 설명 및 도시되었으나, 본 기술 분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양하게 변형 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.As described above, the present invention has been described and illustrated with reference to the preferred embodiments, but it will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 반도체 제조공정에서 사용되는 반도체 제조설비인 칠러 장치에 -60℃ 내지 0℃ 정도의 저온 및 50℃ 내지 150℃ 정도의 액상 잠열재를 에너지 공급형 열원기기로서 구성하여 축냉/축열 에너지를 저장 및 변환하여 이용함으로써 에너지 이용 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a chiller device, which is a semiconductor manufacturing equipment used in a semiconductor manufacturing process, comprises a low temperature of about -60 ° C to 0 ° C and a liquid latent material of about 50 ° C to 150 ° C as an energy supplying heat source device. By storing and converting the regenerated energy / heat storage energy is effective to maximize the energy utilization efficiency.
또한, 원하는 공정온도에 도달하기 위해서는 열원기기인 냉각기 또는 히터의 사용량을 최소화시킴으로써 제어에 안정화되는 편차시간을 감소시키게 되고 이는 전체 시스템의 안정화 응답속도를 향상시키는 효과가 있다.In addition, in order to reach a desired process temperature, by minimizing the amount of cooler or heater that is a heat source device, the deviation time stabilized in the control is reduced, which improves the stabilization response speed of the entire system.
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