KR100741478B1

KR100741478B1 - 반도체 공정액 항온기

Info

Publication number: KR100741478B1
Application number: KR1020060011368A
Authority: KR
Inventors: 정동관; 김범수
Original assignee: 우암신소재(주)
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-07-20

Abstract

본 발명은 반도체 공정액 항온기에 관한 것으로, 용기; 상기 용기 내에 수용된 액상의 열매체; 상기 열매체 내부에 잠기고, 순수(純水), 약품 등 반도체 공정액이 그 내부를 통과하면서 상기 열매체와 열교환하는 불소수지 재질의 공정액열교환관; 상기 열매체 내부에 잠기어 상기 열매체를 가열할 수 있는 전열히터; 상기 열매체 내부에 잠기고, 순환되는 냉각수가 그 내부를 통과하면서 상기 열매체를 냉각시켜 줄 수 있는 냉각수열교환관; 상기 공정액열교환관을 통과한 공정액의 온도를 감지할 수 있는 온도센서; 및 상기 온도센서로 부터 상기 공정액열교환관을 통과한 공정액의 온도를 입력받고, 공정액의 온도가 미리 설정된 온도 이하로 떨어지면, 상기 전열히터의 전원을 연결하고 상기 냉각수열교환관에의 냉각수 공급을 차단하며, 공정액의 온도가 미리 설정된 온도 이상으로 올라가면, 상기 전열히터의 전원을 차단하고 상기 냉각수열교환관에의 냉각수 공급을 개시하여, 공정액의 온도를 미리 설정된 온도로 일정하게 유지하게 하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 의하면, 공정액에 의한 전열선의 부식을 근본적으로 차단할 수 있으므로 공정액 항온기의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 유지보수가 용이하고, 유지보수 비용이 저렴하며, 공정액 항온기의 고장으로 인하여 반도체 생산 라인이 정지하는 것을 예방할 수 있게 된다.

반도체, 공정액, 공정액, 항온기, 웨이퍼, 식각, 세정

Description

반도체 공정액 항온기{HEAT EXCHANGER TYPE THERMOSTAT FOR PROCESSING LIQUID OF SEMICONDUCTOR MANUFACTURING LINE}

도 1은 본 발명에 따른 반도체 공정액 항온기와 주변 장비에 대한 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 공정액 항온기의 일 실시 예를 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 반도체 공정액 항온기의 조립 사시도이다.

도 4는 도 3의 A-A'절단선에 대한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 공정액열교환관롤 12 : 공정액열교환관

14 : 헤드 16 : 공정액열교환관롤지지대

18 : 덮개 20 : 전열히터삽입공

22 : 모터축삽입공 24 : 전열히터

26 : 교반수단 28 : 모터

30 : 모터축 32 : 임펠라

34 : 용기 36 : 드레인코크

38 : 보충수관 40 : 자동유량조절밸브

41 : 수동유량조절밸브 42a : 범람관

42b, 42c : 배수관 44a : 드레인 소켓

44b : 범람관 소켓 46a, 46b : 온도센서

47 : 공정액누수탐지센서 48 : 수위센서

50 : 공정액주입관 52 : 공정액배출관

53 : 공정액탱크 54 : 공정액순환펌프

55 : 공정장비 56a, 56b : 자동개폐밸브

58 : 열매체 59 : 전원

60 : 제어부 62 :냉각수열교환관롤

64 : 냉각수열교환관 66 : 헤드

68 : 냉각수열교환관롤지지대 70 : 냉각수탱크

71 : 체크밸브 72 : 냉각수순환펌프

73 : 자동개폐밸브 74 : 냉각수공급관

75 : 자동유량조절밸브 76 : 냉각수 회수관

77 : 자동개폐밸브 77 : 냉각수바이패스관

본 발명은 반도체 공정액 항온기에 관한 것으로, 더 상세하게는 현상장비, 식각장비, 세정장비 등 반도체 제조 공정장비에 사용되는 공정액의 온도를 항상 일정하게 유지시켜 줄 수 있는 있는 반도체 공정액 항온기에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 표면에 포토레지스트를 도포하는 도포장비나, 현상액을 이용하여 패턴을 현상하는 현장장비는 포토레지스트 또는 현상액의 온도를 일정하게 유지하여야 하며, 이를 위해 포토레지스트 또는 현상액 공급노즐에는 항온수 순환시스템이 설치되어, 일정한 온도의 순수(純水)가 지속적으로 공급되고 있다. 또한, 반도체 웨이퍼 표면을 에칭하는 웨이퍼 식각장비이나 가공 후 불순물을 제거하는 세정장비에서 사용되는 공정액(식각 약품 또는 세정 약품)은 화학적 활성을 위하여 일정 온도를 유지한 상태에서 사용되어야 한다. 그러나 순수는 금속용기에 저장하거나 금속관을 통해 이송할 경우 금속 원소의 이온화로 순수가 불순화되고, 금속용기나 금속관이 부식된다. 또한 식각 약품이나 세정 약품은 금속에 대한 부식성이 매우 커 금속용기에 보관하거나 금속관을 통해 이송하는 것이 불가능하다. 따라서, 이들 공정을 금속 용기 내에서 가열할 수 없고, 가열용 전열선도 공정액과 직접 접촉할 수 없어, 공정액의 온도를 일정하게 유지하는 항온기를 제작하는 데 여러가지 제약이 따른다.

따라서, 종래, 공정액 항온기의 용기, 배관 등은 모두 내약품성 및 내부식성이 좋은 폴리불화비닐라덴(PVDF), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE, 일명 "테프론") 등의 불소수지로 성형하였다.

한국 공개특허 공개번호 특2001-0113135호에는 반도체 설비용 항온수 공급 장치의 전형적인 구조가 개시되어 있다. 특2001-0113135호의 도 2를 참조하면, 순수의 항온유지를 위하여 순수를 이들 불소 수지 용기 내부에 수용하고, 순수의 온도가 요구 온도 이하로 떨어지면 순수 용기에 잠긴 전열선에 전원을 공급하고, 순수의 온도가 요구 온도 이상으로 올라가면 냉각수 탱크의 물을 관을 통해 순수내로 통과시켜 열을 빼앗는다. 식각액이나 세정액 등 다른 공정액의 항온 유지도 전열선을 불소수지관 또는 석영관 등으로 피복하는 점을 제외하고는 순수의 항온 유지와 동일한 방법으로 이루어진다. 식각액이나 세정액의 경우 전열선이 공정액에 의하여 쉽게 부식되어 단선되기 쉬우므로, 전열선을 불소수지관에 석영관에 삽입하여 사용하였던 것이다.

그러나, 불소수지는 결정성수지로 결정간의 공극이 있어 공정액이 침투한다. 따라서, 불소수지관에 삽입된 전열선도 장기간 사용할 경우 공정액이 전열선까지 침투되어 전열선이 부식 및 단선되고, 히터의 수명을 단축시키는 원인이 되었다. 또한, 식각액 또는 세정액으로 사용되는 불산용액에는 실리콘 성분인 석영이 식각 되므로 석영관은 전열선 절연재로 부적합하였다.

또한 근래, 반도체의 직접도가 높아지면서 선폭이 극 미세해지고, 웨이퍼당 수율을 높이기 위하여 웨이퍼의 크기가 커지면서, 반도체 생산 공정 중 웨이퍼를 낱장씩 회전시키면서 공정액을 뿌려 가공하는 공정이 많아 지고 있다. 그러나 상기 특2001-0113135호 발명에 기재된 것처럼 종래 공정액 항온기는 공정장비와 분리되어 있고, 공정액을 공정액 항온기의 탱크에서 항온 상태로 만든 후 현상장비, 식각장비, 세정장비 등 공정장비까지 이송하여 공정액 공급을 해 주고 있다. 그러나 공정액을 공정액탱크로 부터 공정장비까지 온도를 일정하게 유지한 채 이송하여 공급하는 것은 매우 어렵다. 따라서, 공정장비와 인라인화된 공정액 항온기를 구비하여 공정액을 공정장비가 있는 그 곳에서 바로 필요한 온도로 유지하면서 계속 공급하는 것이 현상공정, 식각공정 또는 세정공정 등 반도체 제조 공정의 균일성과 효율성을 위해서 반드시 필요하다. 또한, 고정장비와 인라인화된 공정액 항온기는 공정액의 사용량이 급변하는 경우에도 짧은 시간내에 공정액을 요구되는 온도로 올려 주거나 내려 줄 수 있어야 한다.

그러나, 상술한 바와 같이 불소수지 용기에 공정액을 채우고, 이 공정액을 불소수지관에 삽입한 전열선을 사용하여 가열 및 냉각하는 경우에는 공정액 항온기로 들어오는 공정액의 양이 변할 경우 용기내의 공정액 체류 시간 부족으로 공정액의 출구 온도도 변화하여 웨이퍼의 식각이나 세정의 균일성을 유지하기 힘들다.

상술한 종래 반도체 공정액 항온기가 갖는 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명은 공정액에 의한 전열선의 부식을 근본적으로 차단할 수 있는 반도체 공정액 항온기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 공정장비에 인라인화되어 이들 장비에 사용되는 공정액의 온도가 외부 요인으로 급변하는 경우나, 장비에 요구되는 공정액의 양이 변동하는 경우에도 단시간 내에 설정 온도로 공정액을 가열 또는 냉각시켜 줄 수 있는 반도체 공정액 항온기를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하고자 하는 본 발명에 따른 반도체 공정액 항온기는

용기; 상기 용기 내에 수용된 액상의 열매체; 상기 열매체 내부에 잠기고, 순수(純水), 약품 등 반도체 공정액이 그 내부를 통과하면서 상기 열매체와 열교환하는 불소수지 재질의 공정액열교환관; 상기 열매체 내부에 잠기어 상기 열매체를 가열할 수 있는 전열히터; 상기 열매체 내부에 잠기고, 순환되는 냉각수가 그 내부를 통과하면서 상기 열매체를 냉각시켜 줄 수 있는 냉각수열교환관; 상기 공정액열교환관을 통과한 공정액의 온도를 감지할 수 있는 온도센서; 및 상기 온도센서로 부터 상기 공정액열교환관을 통과한 공정액의 온도를 입력받고, 공정액의 온도가 미리 설정된 온도 이하로 떨어지면, 상기 전열히터의 전원을 연결하고 상기 냉각수열교환관에의 냉각수 공급을 차단하며, 공정액의 온도가 미리 설정된 온도 이상으로 올라가면, 상기 전열히터의 전원을 차단하고 상기 냉각수열교환관에의 냉각수 공급을 개시하여, 공정액의 온도를 미리 설정된 온도로 일정하게 유지하게 하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 공정액열교환관은 병행하는 다수의 불소수지 세관(細管)으로 이루어지고, 상기 세관의 양단은 세관 갯수만큼 유로 방향으로 관통공이 형성된 불소수지 소재의 헤드에 삽입 및 접착되어 공정액주입관 또는 공정액배출관에 연결된 것이 바람직하다.

상기 열매체는 물이고, 상기 용기에는 물을 보충하기 위한 보충수관과 물이 일정 수위에 이르면 배출하여 주는 범람관이 더 연결되는 것이 바람직하다.

상기 용기 내에는 열매체의 온도가 어느 지점에서도 균일하게 유지되도록 열매체를 교반하거나 대류시켜 줄 수 있는 열매체 교반수단을 더 구비한 것이 바람직하다.

상기 용기 내에는, 공정액이 공정액열교환관으로 부터 새는 것을 감지하기 위하여, 폐하측정기(PH Meter) 또는 전기전도도센서 가운데서 선택된 공정액누수탐 지센서를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 공정액누수탐지센서로 부터의 입력값에 따라 상기 전열히터의 전원 또는 상기 냉각수열교환관에의 냉각수 공급을 차단하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 공정액 항온기의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 반도체 공정액 항온기와 주변 장비에 대한 구성도를, 도 2는 본 발명에 따른 반도체 공정액 항온기의 일 실시 예를 도시한 사시도를, 도 3은 도 2에 도시된 반도체 공정액 항온기의 조립 사시도를, 도 4는 도 3의 A-A'절단선에 대한 단면도를 각각 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공정액 항온기는 반도체 순수, 식각 약품, 세정 약품 등 공정액을 가열함에 있어서, 전열히터(24)가 직접 공정액을 가열하지 않고, 용기(34) 내에 수용된 물 등 액상의 열매체(58)을 가열하고, 가열된 열매체(58)이 공정액열교환관(12)을 통하여 순환하는 공정액과 열교환함으로써, 공정액을 가열하는 데 특징이 있다. 공정액을 냉각함에 있어서도, 냉각수열교환관(64)이 직접 공정액을 냉각시키지 않고, 냉각수열교환관(64)이 용기(34) 내에 수용된 열매체(58)을 냉각한 후, 냉각된 열매체(58)이 공정액열교환관(12)을 통하여 순환하는 공정액과 열교환함으로써, 공정액을 냉각하는 데 특징이 있다. 즉, 본 발명에 따른 공정액 항온기는 열교환 방식을 채용하여 공정액을 가열 또는 냉각하는 데 특징이 있는 것이다.

공정액 항온기에 있어서, 공정액의 항온 상태를 효과적으로 유지하기 위하여 공정액의 온도 감지, 가열 작용 및 냉각 작용이 모두 실시간 자동으로 이루어져야 한다.

이를 위해, 본 발명은 내부에 열매체을 수용할 수 있는 용기(34)와, 상기 용기 내에 수용되어 전열히터(24) 또는 냉각수열교환관(64)과 공정액간의 열전달을 매개하는 액상의 열매체(58)와, 상기 열매체(58) 내부에 잠기어 상기 열매체(58)를 가열할 수 있는 전열히터(24)와, 상기 열매체(58) 내부에 잠기고, 냉각수순환펌프(72)나 반도체 제조 공정의 다른 가압된 냉각수원에 의하여 순환되는 냉각수가 그 내부를 통과하면서 상기 열매체를 냉각시켜 줄 수 있는 냉각수열교환관(64)을 포함한다. 또한, 본 발명은 자동으로 공정액에 열을 보상하거나 공정액으로 부터 열을 빼앗기 위하여, 상기 공정액열교환관(12)을 통과한 공정액의 온도를 감지할 수 있는 온도센서(46b)와, 상기 온도센서(46b)로 부터 상기 공정액열교환관(12)을 통과한 공정액의 온도를 입력받고, 공정액의 온도가 미리 설정된 온도 이하로 떨어지면, 상기 전열히터(24)의 전원을 연결하고 냉각수공급관(74)에 마련된 자동개폐밸브(73)를 닫아 냉각수열교환관(64)에의 냉각수 공급을 중단하며, 공정액의 온도가 미리 설정된 온도 이상으로 올라가면, 상기 전열히터(24)의 전원을 차단하고 냉각 수공급관(74)에 마련된 자동개폐밸브(73)를 열어 냉각수열교환관(64)에 냉각수를 공급함으로써, 공정액의 온도를 미리 설정된 온도로 일정하게 유지하게 하는 제어부(60)를 포함한다.

상기 공정액열교환관(12)은 상기 열매체(58) 내부에 완전히 잠기도록 설치되고, 순수(純水), 약품 등 반도체 공정액은 상기 공정액열교환관(12)의 내부를 통과하면서 상기 열매체(58)와 열교환한다. 열매체(58)의 온도가 공정액의 온도보다 높으면 공정액은 열을 흡수하고, 열매체(58)의 온도가 공정액의 온도보다 낮으면 공정액은 열을 방출한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 공정액열교환관(12)의 공정액은 공정액주입관(50)에 마련된 공정액순환펌프(54)에 의하여 순환되어 공정액탱크(53)에 저장되거나, 공정장비(55)에 직접투입된다. 공정액을 공정액탱크(53)로 순환시킬 때에는 공정액측 밸브(56a)를 열고, 공정장비측 밸브(56b)를 닫는다. 공정액을 공정장비(55)로 순환시킬 때에는 공정장비측 밸브(56b)를 열고, 공정액탱크(53)측 밸브(56a)를 닫는다. 본 발명에 의하면, 상기 용기(34) 내에는 공정액이 채워지지 않으므로 그 재질을 내약품성이나 내부식성을 갖는 불소수지로 성형할 필요가 없다. 그러나 상기 공정액열교환관(12)은 공정액이 순환하므로 불소수지로 성형하여야 한다. 또한, 상기 공정액열교환관(12)은 열매체와의 접촉면접을 넓게 하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 롤형상으로 권취된 채 열매체(58) 내부에 잠기는 것이 바람 직하다.

상기 전열히터(24)는 전열봉 형상으로 제작되어 롤형상의 공정액열교환관(12) 내측에 세워지는 것이 바람직하나, 반드시 이러한 형상으로 제작되어야 하는 것은 아니며, 그 설치 위치도 용기 바닥, 용기 내측벽 등이 될 수 있다. 또한, 도 1에는 전열히터(24)가 1개 설치된 경우를 예시적으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 전열봉의 소비전력 및 필요한 열량에 따라 다수개의 전열히터를 설치할 수도 있다. 상기 전열히터(24)는 전원(59)에 연결되고, 상기 전원(59)은 상기 제어부(60)에 의하여, 상술한 같이 공정액의 온도에 따라 그 통전여부 및 전류량이 자동으로 제어된다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 공정액열교환관(12)은 병행하는 다수의 세관으로 구성하고, 이들 세관은 공정액열교환관롤지지대(16)에 롤형태로 고정하여 용기(34) 내부에 설치하는 것이 열교환 면적을 극대화할 수 있어서 바람직하다. 공정액열교환관(12) 내부를 흐르는 공정액과 열매체(58)간의 열교환이 잘 이루어지기 위해서는 전열면적이 커야하고, 상기 불소수지 세관을 길게 연장하면 전열면적도 커진다. 그러나, 상기 공정액열교환관(12)으로 길이가 매우 긴 1 개의 불소수지 세관을 사용하면, 불소수지 세관 내부의 압력손실이 커져 공정액의 이송 속도와 유량에 제약을 가져온다. 따라서, 너무 긴 세관으로 인해 공정액열교환관(12) 내부의 압력손실이 클 경우에는 불소수지 세관의 갯수를 늘려 병행시키고, 그 길이는 줄이 는 것이 바람직한 것이다. 공정액열교환관(12)을 병행하는 다수의 세관으로 구성할 경우, 세관 갯수만큼 유로 방향으로 관통공이 형성된 불소수지 소재의 헤드(14)를 마련하여, 상기 세관의 양단을 상기 헤드(14)의 관통공에 삽입한 후 접합하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성함으로써, 복수의 세관을 단일의 주입관(50) 또는 배출관(52)에 용이하게 연결할 수 있게 된다. 도 4는 공정액열교환관(12)을 이루는 세관이 4개인 경우를 보여준다. 이들 세관은 공정액열교환관롤지지대(16)에 내외측으로 일정한 간격을 유지하면서 촉촘히 권취되고, 공정액열교환관롤 중심부에는 전열히터(24)가 마련되어 공정액열교환관(12) 주위의 열매체를 효과적으로 가열하게 된다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 용기(34) 내부에는 공정액이 설정 온도 이상으로 상승할 경우 이를 냉각시키기 위하여 냉각수단이 마련된다. 상기 냉각수단은 냉각수탱크(70)와, 상기 냉각수탱크(70)의 수용된 냉각수를 순환시킬 수 있는 냉각수순환펌프(72) 또는 반도체 공정상의 다른 냉각수 가압원과, 상기 열매체(58) 내부에 잠기고 상기 냉각수순환펌프(72) 또는 다른 가압원에 의하여 순환되는 냉각수가 그 내부를 통과하면서 상기 열매체(58)를 냉각시켜 줄 수 있는 냉각수열교환관(64)과, 이들을 연결하여 주는 배관으로 구성된다. 상기 냉각수열교환관(64)은 상기 공정액열교환관(12)과 마찬가지로 불소수지로 성형할 수도 있으나, 열전도도가 불소수지보다 우수한 금속관으로 성형할 수도 있다. 냉각수는 공정액과 달리 부식성이 없기 때문이다. 불소수지로 상기 냉각수열교환관(64)을 성형할 경우에는 상술한 공 정액열교환관(12)과 동일한 구조를 갖게 하는 것이 열교환 효율을 극대화할 수 있으므로 바람직하다. 도 1 내지 도 4에는 상기 냉각수열교환관(64)이 공정액열교환관(12)과 그 소재 및 구조에 있어 동일하게 제작된 경우를 예시적으로 도시하고 있다.

도 1에서, 냉각수순환펌프의 출력단은 냉각수열교환관(64)에 냉각수를 공급하는 냉각수공급관(74)과 냉각수를 냉각수탱크(70)로 바이패스시키는 냉각수바이패스관(77)으로 분지되고, 상기 냉각수바이패스관(77)에도 자동개폐밸브(79)가 마련된다. 상기 냉각수공급관(74)의 자동개폐밸브(73)가 열릴 때는 상기 냉각수바이패스관(77)의 자동개폐밸브(79)는 닫히고, 상기 냉각수공급관(74)의 자동개폐밸브(73)가 닫히면 상기 냉각수바이패스관(77)은 열린다. 이 때, 냉각수회수관(76)에는 냉각수열교환관(64)으로의 냉각수 역류를 방지하는 체크밸브(71)가 마련되어야 한다. 상기 냉각수공급관(74)에는 자동유량조절밸브(75)를 더 구비하여 상기 제어부(60)에 의하여 냉각수열교환관(64)에 유입되는 냉각수 양을 조절하는 것이 바람직하다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 용기(34) 내부에는 열매체를 대류시켜 열매체 전체가 어느지점에서든지 균일한 온도를 유지할 수 있도록 하는 교반수단(26)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 교반수단(26)은 도 2에 도시된 바와 같이 용기 덮개(18) 외부에 마련된 모터(28)와, 상기 용기(34) 내부의 열매체(58)에 잠긴 임 펠라(32)와, 상기 모터(28)와 임펠라(32)를 연결하는 긴 모터축(30)으로 구성할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 용기 내부에 수중펌프 나 수중모터를 설치하여 열매체를 섞어주거나, 순환 펌프를 외부에 장착한 후 용기 내의 열매체를 순환시켜 줄 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 열매체(58)로는 부식성이 없고 끓는 점과 비열이 높은 액체를 사용하는 것이 바람직하고, 공정액의 항온 온도가 100℃ 미만이라면 물을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 따라서, 이하에서는 물을 열매체로 사용하는 경우만을 예시적으로 설명한다. 본 발명에 의하면 전열히터(24)가 부식성이 크지 않은 물 속에 잠기게 되므로 전열히터 주위를 불소수지로 코팅할 필요가 없게 된다. 또한, 전열히터(24)를 불소수지 보다 열전도성이 좋은 절연재로 코팅하여, 동일한 전력으로 짧은 시간에 물(58)을 가열할 수 있게 된다. 또한, 물(58)의 비열이 크므로 많은 열을 포함하게 되어 공정액열교환관(12)을 통과하는 공정액의 순환 속도가 빠른 경우에도 충분한 열을 공급할 수 있게 된다. 물은 가열하면 기화되어 줄어 들 수 있는 데, 상기 용기(34)에는 기화되어 줄어든 물을 보충하기 위한 보충수관(38)과 물이 일정 수위를 넘으면 배출하여 주는 범람관(42a)이 더 연결되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 용기 바닥에는 드레인소켓(44a)과, 드레인코크(36)가 마련된 배수관(42b, 42c)을 설치하여 필요에 따라 용기(34) 내의 물을 드레인소켓(44a)을 통하여 배출할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

공정액 항온기는 열매체인 물(58)의 온도가 자동으로 콘트롤되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 본 발명에 따른 공정액 항온기는 상기 용기(34)에 물의 온도를 감지할 수 있는 온도센서(46a)를 구비하고, 상기 제어부(60)가 용기(34) 내의 물(58) 온도가 미리 설정한 온도 이하로 떨어지면 전열히터(24)에 전원을 연결하고 냉각수공급관(74)에 마련된 자동개폐밸브(73)를 닫아 냉각수열교환관(64)에의 냉각수 공급을 차단하며, 용기(34) 내의 물(58) 온도가 미리 설정한 온도 이상으로 올라가면 전열히터(24)의 전원(59)을 차단하고 냉각수공급관(74)에 마련된 자동개폐밸브(73)를 열어 냉각수열교환관(64)에 냉각수를 공급하도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 공정액 항온기는 용기 내의 물의 양도 자동으로 콘트롤되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 본 발명에 따른 공정액 항온기는 상기 보충수관(38)에 자동유량조절밸브(40)와 수동유랑조절밸브(needle valve)(41)을 마련하고, 상기 용기(34)에는 물(58)에 잠긴 수위센서(48)를 마련하여, 상기 제어부(60)가 상기 수위센서(48)의 입력값에 따라, 수위가 일정수위(L2) 이하로 내려가면 상기 보충수관(38)의 자동유량조절밸브(40)을 열어 물을 보충하게 하고, 수위가 일정수위(L1) 이상으로 올라가면 상기 보충수관(38)의 자동유량조절밸브(40)을 닫아 물을 차단하게 하며, 수위가 일정수위(L3) 이하로 더 내려가면 일정한 경고음을 발생하게 하고, 수위가 일정수위(L4) 이하로 더 내려가면 전열히터의 전원(59)을 차단하고, 상기 냉각수공급관(74)에 마련된 자동개폐밸브(73)를 닫게 하는 것이 바람직하다. 상기 수동유량 조절밸브(41)는 보충수의 양이 많아지면 용기내의 온도에 변화를 주므로 최소량이 보충되도록 하기 위해서 장착되는 것이다. 사용자가 보충되는 물의 속도 또는 유량을 미리 수동유량조절밸브(41)에 의하여 조절하게 된다.

공정액이 공정액열교환관(12), 헤드(14) 또는 그 이음매로 부터 새는 것을 감지하기 위하여, 상기 용기 내에는 공정액누수탐지센서(47)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 공정액누수탐지센서(47)로는 폐하측정기(PH Meter) 또는 전기전도도센서 등을 사용할 수 있다. 상기 제어부(60)는 상기 공정액누수탐지센서(47)로 부터의 입력값에 따라 전열히터의 전원(59)을 차단하고 냉각수공급관(74)의 자동개폐밸브(73)를 닫게 하는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명은 상기 용기(34) 내부에 수용된 물(58)이 외부로 비산하는 것을 방지하고, 전열히터(24), 교반수단(26) 등을 지지하기 위하여 덮개(18)를 구비한다.

본 발명에 따른 공정액 항온기는, 도 3에 도시된 바와 같이 용기(34)에 상기 공정액열교환관(12), 냉각수열교환관(64), 덮개(18), 전열히터(24), 교반수단(26) 등을 결합하고, 도 1에 도시된 온도센서(46a), 수위센서(48), 전원(59) 등 다른 주변 장비를 결합한 후, 공정장비 내에 설치하여 실시간으로 공정액을 가열한 후 이들 장비에 공급하는 데 사용하게 된다. 또한, 본 발명에 다른 공정액 항온기는 반 도체 공정 처리조내의 순수나 약품의 온도를 순환시키면서 일정하게 유지하는 데 사용하게 된다.

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 공정액 항온기의 작동 방법을 설명하면 다음과 같다.

우선, 보충수관의 자동유량조절밸브(40)와 수동유량조절밸브(41)을 작동하여 보충수를 L1 수위까지 채운다. 다음, 교반수단(26)을 작동하여 물을 교반하면서, 전열히터(24) 및 온도센서(46a)를 이용하여 온도를 원하는 온도까지 올린다. 물의 온도가 일정 온도에 이르면 공정액탱크(53)의 공정액을 공정액순환펌프(54)와 유량계(도면 미도시)를 사용하여 원하는 양만큼 조절하면서 용기(34)내의 공정액열교환관(12)으로 이송시킨다. 이 때 공정액의 유량을 잘 조절하면, 열매체(58)가 공정액열교환관(12)을 통과하는 공정액과 열교환하여 공정액배출관(52)에서의 공정액의 온도가 용기(34) 내의 열매체(58) 온도와 같아 진다. 공정액배출관(52)으로 배출되는 공정액은 밸브(57, 59)의 개폐에 따라 공정액탱크로 반송되어 공정액탱크(53)의 온도를 올리거나, 공정장비(55)에 바로 이송되어 반도체의 웨이퍼 가공에 사용된다.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 공정액에 의한 전열선의 부식을 근본 적으로 차단할 수 있으므로 공정액 항온기의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 유지보수가 용이하고, 유지보수 비용이 저렴하며, 공정액 항온기의 고장으로 인하여 반도체 생산 라인이 정지하는 것을 예방할 수 있게 된다. 또한, 공정장비에서 소요되는 공정액의 양이 수시로 변동하는 경우에도 단시간 내에 요구되는 온도로 공정액을 가열 또는 냉각해 줄 수 있으므로, 이들 공정장비에 인라인화하여 반도체 웨이퍼 가공공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

용기와, 상기 용기 내에 수용된 액상의 열매체와, 상기 열매체 내부에 잠기고, 순수(純水), 약품 등 반도체 공정액이 그 내부를 통과하면서 상기 열매체와 열교환하는 불소수지 재질의 공정액열교환관을 포함하는 반도체 공정액 항온기에 있어서,

상기 공정액열교환관은 병행하는 다수의 불소수지 세관(細管)으로 이루어지고, 상기 세관의 양단은 세관 갯수만큼 유로 방향으로 관통공이 형성된 불소수지 소재의 헤드에 삽입 및 접착되어 공정액주입관 또는 공정액배출관에 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 공정액 항온기.
제 1 항에 있어서,

상기 반도체 공정액 항온기에는

상기 열매체 내부에 잠기어 상기 열매체를 가열할 수 있는 전열히터와, 상기 열매체 내부에 잠기고, 순환되는 냉각수가 그 내부를 통과하면서 상기 열매체를 냉각시켜 줄 수 있는 냉각수열교환관과, 상기 공정액열교환관을 통과한 공정액의 온도를 감지할 수 있는 온도센서와, 상기 온도센서로 부터 상기 공정액열교환관을 통과한 공정액의 온도를 입력받고, 공정액의 온도가 미리 설정된 온도 이하로 떨어지면, 상기 전열히터의 전원을 연결하고 상기 냉각수열교환관에의 냉각수 공급을 차단하며, 공정액의 온도가 미리 설정된 온도 이상으로 올라가면, 상기 전열히터의 전원을 차단하고 상기 냉각수열교환관에 냉각수를 공급하여, 공정액의 온도를 미리 설정된 온도로 일정하게 유지하게 하는 제어부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 공정액 항온기.
제 1항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 열매체는 물이고, 상기 용기에는 물을 보충하기 위한 보충수관과 물이 일정 수위에 이르면 배출하여 주는 범람관이 더 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정액 항온기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 용기 내에는 열매체의 온도가 어느 지점에서도 균일하게 유지되도록 열매체를 교반하거나 대류시켜 줄 수 있는 열매체 교반수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 공정액 항온기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 용기 내에는, 공정액이 공정액열교환관으로 부터 새는 것을 감지하기 위하여, 공정액누수탐지센서를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 공정액누수탐지센서로 부터의 입력값에 따라 상기 전열히터의 전원 또는 상기 냉각수순환펌프의 전원을 자동으로 차단하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정액 항온기.