KR100754842B1 - Chiller apparatus for semiconductor equipment and method controlling the same - Google Patents

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KR100754842B1
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KR1020060107352A
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김대열
지옥규
한민진
황세연
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(주)피티씨
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof

Abstract

A chiller apparatus for semiconductor process equipment and a controlling method thereof are provided to improve refrigeration ability and to minimize variation of a refrigerant amount by using refrigerant liquid supply control valve. A hot gas supply line includes a hot gas electronic valve(216) installed between an output of a compressor(210) and an input of an evaporator(250). The hot gas supply line connects the output of the compressor to the input of the evaporator to control a supply of a high temperature and high pressure refrigerant gas supplied from the compressor to the evaporator. A hot gas supply control line includes a hot gas supply control valve(215) installed between the output of the compressor and an input thereof. The hot gas supply control line connects the output of the compressor to the input thereof to control a supply of the refrigerant gas from the compressor to the input thereof. A high pressure refrigerant liquid supply control line includes a refrigerant supply control valve installed between an output of a liquid receiver and the input of the compressor. The high pressure refrigerant liquid supply control line connects the output to the input of the compressor to control a supply of a high pressure refrigerant liquid from the liquid receiver to the input of the compressor.

Description

반도체 공정설비를 위한 칠러 장치 및 그것의 제어방법{Chiller apparatus for semiconductor equipment and Method controlling the same} A chiller device and its control method for a semiconductor process equipment {Chiller apparatus for semiconductor equipment and controlling the same Method}

도 1은 종래의 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 한 예를 나타내는 계통도이다. 1 is a schematic diagram showing an example of a chiller unit for a conventional semiconductor processing facility.

도 2는 종래의 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 다른 예를 나타내는 계통도이다. Figure 2 is a schematic diagram showing another example of a chiller unit for a conventional semiconductor processing facility.

도 3은 본 발명의 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 바람직한 실시예예를 나타내는 계통도이다. Figure 3 is a flow diagram showing a preferred embodiment of ExamplesExamples chiller unit for a semiconductor process equipment of the present invention.

본 발명은 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a chiller unit for a semiconductor process equipment.

칠러는 반도체 소자의 제조공정에서 안정적인 공정제어를 위한 온도조절장치이다. Chiller is the temperature control for stable process control in the manufacturing process of semiconductor devices. 특히 칠러는 여러 공정 중 식각 및 노광 공정에서 주로 사용하는데 공정 중 과도한 열이 발생하는 전극판 및 챔버(chamber)의 온도를 일정하게 유지시켜 줌으로써 고온으로 인한 웨이퍼의 파손 및 생산성의 저하를 막아준다. In particular chiller is prevents the lowering of the breakage and the productivity of the various processes of due to high temperature by giving to maintain constant the temperature of the electrode plate and the chamber (chamber) for the excess heat generated in the process for mainly used in the etching and the exposure process a wafer.

이러한 기능을 수행하는 칠러의 냉동사이클은 냉매 경로와 브라인 경로가 일부분에서 중첩되어 열 교환이 이루어진다. Refrigerating cycle of the chiller that performs this function is the refrigerant path and the brine path overlap in a part made of the heat exchange. 여기서, 브라인(brine)은 낮은 동결점을 가진 용액 또는 액체로, 보통 에틸렌 글리콜 혼합물이 사용된다. Here, brine (brine) is a solution or a liquid having a low freezing point, is usually used is ethylene glycol mixture.

도 1은 종래의 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 한 예를 나타내는 계통도이다. 1 is a schematic diagram showing an example of a chiller unit for a conventional semiconductor processing facility. 이 예는 브라인 히터의 SSR 출력을 이용하여 브라인의 설정온도를 제어하는 방식으로, 브라인의 온도 상승을 위해 장시간 히터를 온 시켜 브라인을 가열한다. This example is a manner of controlling the set temperature of the brine by the brine heater of the SSR output, it turns on the heater for a long time for the temperature rise of brine to heat the brine.

먼저 냉동사이클로 형성되는 냉매(예를 들어, 프레온 가스)의 순환경로를 보면 다음과 같다. In the first circulation path of a refrigerant (e.g., freon) formed refrigeration cycle as follows.

(1) 압축기(10)에서 토출한 고온고압의 냉매는 응축기(20)에서 응축되어 고압의 냉매액으로 상변화한 후, 1, the refrigerant of high temperature and high pressure discharged from the compressor 10 is condensed in condenser 20 and then to the phase change of the high-pressure refrigerant liquid,

(2) 응축된 냉매액은 고압 탱크인 수액기(30)에 저장되고, (2) The condensed refrigerant liquid is stored in the high-pressure tank of the receiver (30),

(3) 수액기(30)를 나온 냉매액은 온도식 팽창밸브(40, TEV)에서 팽창하여 저온저압의 포화냉매 상태로 변하며, 3, refrigerant from the receiver (30) by expansion in a thermal expansion valve (40, TEV) varies with a saturated refrigerant state of low temperature and low pressure,

(4) 저온저압의 포화냉매는 증발기(50)에서 브라인과 열 교환하여 증발하여 다시 압축기(10)로 유입되는 과정을 반복하게 된다. (4) low-pressure saturated refrigerant in a low temperature is to repeat the process to evaporate by the heat exchange with the brine in the evaporator 50 is again introduced into the compressor (10).

또한, 브라인의 순환경로를 보면 다음과 같다. Also, look at the circulation path of the brine as follows:

(1) 반도체 공정용 설비(80)를 빠져나온 브라인은 증발기(50)에서 냉매와의 열교환을 수행한 후, (1) After the brine exiting the equipment for the semiconductor process (80) in the evaporator 50 performs a heat exchange with a refrigerant,

(2) 브라인 펌프(60)를 통하여 브라인 히터(70)에서 가열되고, (2) through the brine pump 60 and heated in a brine heater 70,

(3) 다시 반도체 공정용 설비(80)로 유입되는 경로를 형성한다. (3) forms a path that is again introduced into the semiconductor processing equipment 80 for.

그러나, 이러한 구성에 의하면, 브라인의 설정온도는 브라인 히터(70)를 이용하여 제어하기 때문에, 전력소비가 크고, 브라인 히터의 사용으로 전기적 위험성을 내포하고 있다. However, according to this configuration, the set temperature of the brine is because the control using a brine heater 70, the power consumption is large, and also involve the risk of the use of electrical heaters brine. 또한, 고전력 소비에 따른 관련시설의 설치에 따른 시설투자비, 운영비 등이 증가하여 효율대비로 경제적이지 못하다. In addition, the facility investment, operational costs due to the installation of facilities in accordance with the high power consumption, increasing efficiency is not economical to prepare.

도 2는 종래의 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 다른 예를 나타내는 계통도이다. Figure 2 is a schematic diagram showing another example of a chiller unit for a conventional semiconductor processing facility. 이 예는 전자식 팽창밸브를 제어하여 브라인의 온도를 제어하는 방식이다. This example deals with the method for controlling the temperature of the brine by controlling the electronic expansion valve.

먼저, 냉동사이클로 형성되는 냉매의 순환경로를 보면 다음과 같다. First, looking at the circulation path of the refrigerant is formed refrigerating cycle as follows.

(1) 압축기(110)에서 토출한 고온고압의 냉매는 응축기(120)에서 응축되어 고압의 냉매액으로 상변화한 후, 1, the refrigerant of high temperature and high pressure discharged from the compressor 110 is condensed in condenser 120, then the phase change of the high-pressure refrigerant liquid,

(2) 응축된 냉매액은 고압 탱크인 수액기(130)에 저장되고, (2) The condensed refrigerant liquid is stored in the high-pressure tank of the receiver (130),

(3) 수액기(130)를 나온 냉매액은 온도 컨트롤러의 출력을 받은 전자식 팽창밸브(140)에 의해 제어되는데, 전자식 팽창밸브(140)는 브라인의 온도 제어를 위하여 증발기(150)로 유입되는 냉매의 양을 제어한다. 3, refrigerant from the receiver (130) is controlled by the electronic expansion valve (140) receiving the output of the temperature controller, the electronic expansion valve 140 is introduced into the evaporator 150 to the temperature control of the brine It controls the amount of refrigerant.

(4) 저온저압의 포화냉매는 증발기(150)에서 브라인과 열 교환하여 증발하여 다시 압축기(110)로 유입되는 과정을 반복하게 된다. (4) low-pressure saturated refrigerant in a low temperature are repeated by a process of heat exchange with the brine flowing into the evaporated again to the compressor 110 from the evaporator 150.

또한, 브라인의 순환경로를 보면 다음과 같다. Also, look at the circulation path of the brine as follows:

(1) 반도체 공정용 설비(180)를 빠져나온 브라인은 증발기(150)에서 냉매와의 열교환을 수행한 후, (1) After the brine exiting the equipment for semiconductor processing 180 in the evaporator 150 performs heat exchange with the refrigerant,

(2) 브라인 펌프(160)를 통하여 브라인 히터(170)에서 가열되고, (2) through the brine pump 160 is heated in a brine heater (170),

(3) 다시 반도체 공정용 설비(180)로 유입되는 경로를 형성한다. (3) forms a path that is again introduced into the semiconductor processing equipment 180 for.

다시 말해, 도 2의 칠러 장치는 브라인 냉각부하의 정도에 따라 전자식 팽창밸브(140)의 개도가 변하여 흐르는 냉매량을 제어하는 방식이다. In other words, the chiller unit of Figure 2 is a scheme of controlling the opening degree of the electronic expansion valve 140 is changed according to the degree of the amount of refrigerant flowing through the brine cooling load.

이 방식에 따르면, 냉동부하가 제로일 경우, 전자식 팽창밸브(140)의 개도가 닫히게 되면 냉동사이클의 저압부는 진공운전을 하게 된다. According to this method, when the refrigeration load zero days, when the opening degree of the electronic expansion valve 140 is closed, the low-pressure portion vacuum operation of the refrigerating cycle. 이 경우 압축기(110) 내부의 오일이 토출단으로 넘어가서 오일부족으로 인해 압축기(110)의 파손이 우려된다. In this case, damage to the compressor 110 to go beyond the outlet end of the oil due to the oil shortage compressor 110 is concerned. 또한, 진공운전시, 과도한 압축비로 인해 압축기(110)에 무리를 주게 된다. Further, due to the excessive compression ratio, at the time of vacuum operation it is to give a stress on the compressor (110).

따라서, 도 2의 종래 예에서는 이러한 단점을 보완하고자 진공운전이나 0.5kg/cm 2 이하의 낮은 압력으로 운전시 핫가스 공급제어 밸브(215)를 통하여 핫 가스를 바이패스해서 냉동사이클의 저압을 보상해주는 방식을 사용하고 있다. Therefore, the conventional example 2 to make up for these shortcomings vacuum operation and 0.5kg / cm 2 during operation at a low pressure below the hot-gas supply control valve 215 to the hot gas by-pass through the low-pressure compensation of the refrigerating cycle and how to use that. 하지만, 이 경우 증발기(150) 입구측으로 유입되는 냉매의 공급조건(압력, 온도, 유량)이 과도하게 변경되어 브라인의 정밀온도제어(±0.1℃)는 기대하기 어렵다. However, in this case, evaporator 150, a precision temperature control of the supply condition of the refrigerant flowing into the inlet side (pressure, temperature, flow rate) is changed to the transient brine (± 0.1 ℃), it is difficult to expect. 또한, 핫 가스의 바이패스로 인해 냉동능력이 저하되는 문제점을 야기시킨다. Further, to cause the problem that the refrigeration capacity decreases due to the by-pass of the hot gas.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로, 본 발명의 목적은 폭넓은 제어온도 영역에 대한 정밀 온도제어가 가능하고 냉동사이클의 안정성을 확보할 수 있는 칠러 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention is such as to be proposed conventionally to solve the problems of the art, to provide a chiller unit which may be an object of the present invention is capable of precise temperature control for a large control temperature range width, and ensure the stability of the cooling cycle will be.

본 발명의 다른 목적과 특징 및 이점은 이하에 기술되는 실시예를 통하여 명 확하게 이해될 것이다. Other objects, features and advantages of the invention will be accurately understood by the persons embodiment described below.

상기한 목적은 압축기, 응축기, 수액기, 메인 전자식 팽창밸브, 증발기, 및 상기 압축기를 순환하는 냉매 경로를 포함하며, 상기 증발기에서 반도체 공정설비에 제공되는 브라인과 열 교환이 이루어지는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치에 의해 달성된다. The above object includes a compressor, a condenser, a receiver, a main electronic expansion valve, an evaporator, and a refrigerant path for circulating the compressor, for a semiconductor process equipment made of the brine and the heat exchanger provided in the semiconductor processing equipment in the evaporator It is achieved by the chiller device. 본 발명의 칠러 장치는, 상기 압축기 출력단과 상기 증발기의 입력단을 연결하고 그 사이에 핫가스 전자밸브를 설치하여 상기 압축기로부터 상기 증발기로 공급되는 고온 고압의 냉매가스의 공급을 제어하는 핫가스 공급라인; Chiller apparatus of the present invention, the hot gas feed line for connecting the compressor output end and input end of the evaporator, and to install a hot gas solenoid valve in the meantime controlling the supply of the refrigerant gas of high temperature and high pressure supplied from the compressor to the evaporator .; 상기 압축기 출력단과 상기 압축기의 입력단을 연결하고 그 사이에 핫가스 공급제어 밸브를 설치하여 상기 압축기로부터의 고온 고압의 냉매가스를 상기 압축기의 입력단으로 공급하는 것을 제어하는 핫가스 공급제어라인; Connecting the input stage of the compressor output and the compressor and between the hot gas supply control the hot gas supply line to control a valve for controlling the supply of the high-temperature high-pressure refrigerant gas from the compressor to the input of the compressor; 및 상기 수액기의 출력단과 상기 압축기 입력단을 연결하고 그 사이에 냉매액 공급제어 밸브를 설치하여 상기 수액기로부터 상기 압축기 입력단으로 고압 냉매액의 공급을 제어하는 고압 냉매액 공급제어라인을 포함한다. And connects the output end and the compressor input end of the receiver, and by installing a refrigerant supply control valve therebetween comprises a high-pressure refrigerant liquid supply control lines for controlling the supply of high-pressure refrigerant to the compressor input from the receiver.

상기한 구조에 의하면, 냉동능력이 향상됨과 동시에 냉매량의 변화를 최소화함으로써 브라인 온도를 정밀하게 제어할 수 있다. According to the above structure, it is possible to precisely control the temperature of the brine by reducing the change in the amount of refrigerant at the same time the cooling capability is improved. 또한, 브라인 히터를 적용하지 않음으로써, 종래 칠러에 비해 50%정도 소비전력이 절감되고, 이에 따른 전기적인 부대설비 비용이 절약된다. Also, by not applying a brine heater, the power consumption by 50% compared with a conventional chiller, and reduction, whereby the electrical sub-equipment costs are saved accordingly.

바람직하게, 상기 밸브수단은 보조 전자식 팽창밸브이고, 상기 보조 전자식 팽창밸브는 상기 압축기 입력단으로부터 검출된 온도에 기초하여 온도 컨트롤러에 의해 정밀 제어될 수 있다. Preferably, wherein the secondary valve means is an electronic expansion valve, it said auxiliary electronic expansion valve may be precisely controlled by the temperature controller based on the detected temperature from the compressor input.

바람직하게, 상기 보조 전자식 팽창밸브의 제어는 상기 메인 전자식 팽창밸 브로 흐르는 냉매량의 50%를 넘지 않는 범위에서 이루어지고 서서히 유량을 증가시켜 제어할 수 있다. Preferably, the control of the auxiliary electronic expansion valve can be controlled by gradually increasing the flow rate taking place in the range of not more than 50% of the main electronic expansion valve bromo flowing refrigerant amount.

상기한 목적은, 압축기, 응축기, 수액기, 메인 전자식 팽창밸브, 증발기, 및 상기 압축기를 순환하는 냉매 경로를 포함하며, 상기 증발기에서 반도체 공정설비에 제공되는 브라인과 열 교환이 이루어지는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치에 적용되며, 상기 브라인의 온도 상승시 상기 압축기로부터의 고온 고압의 냉매가스를 상기 증발기에 공급하고, 상기 반도체 공정설비의 무부하 운전시 상기 메인 전자식 팽창밸브의 개도를 완전히 닫고, 상기 압축기로부터의 고온 고압의 냉매가스를 상기 압축기 입력단으로 바이패스 시키며, 상기 두 경우에 상기 압축기 입력단의 온도를 검출하고 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 수액기로부터 바이패스 되는 냉매액의 양을 제어하여 상기 압축기의 입력단에 공급하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 제 Above object, a compressor, a condenser, a receiver, a main electronic expansion valve, an evaporator, and the semiconductor process equipment made of the brine and the heat exchange is provided in the semiconductor processing equipment in the evaporator includes a refrigerant path for circulating the compressor is applied to the chiller unit for, when the temperature rise of the brine to supply a refrigerant gas of high temperature and high pressure from the compressor to the evaporator, and completely close the opening of the no-load operation of the semiconductor process equipment for the main electronic expansion valve, the compressor sikimyeo bypassing the high-temperature and high-pressure refrigerant gas from the said compressor input, wherein to the two cases, and detects a temperature of the compressor input terminals controlling the amount of refrigerant based on the detected temperature at which by-pass from the receiver claim the chiller unit for a semiconductor process equipment to be supplied to the compressor input 방법에 의해 달성된다. It is achieved by the method.

바람직하게, 40℃ 이상의 고온으로 상기 브라인을 제어하는 경우에도, 상기 압축기 입력단의 온도를 검출하고 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 수액기로부터의 냉매액의 양을 제어하여 상기 압축기의 입력단에 공급할 수 있다. Preferably, the can, even if controlling the brine, detects the temperature of the compressor input and control the amount of refrigerant from the receiver on the basis of the detected temperature supplied to the input of the compressor to a high temperature above 40 ℃ have.

또한, 상기 브라인을 -30℃ 이하의 저온으로 제어하거나 냉동능력 제로(0)로 장시간 운전하는 경우, 상기 압축기로부터의 고온 고압의 냉매가스를 상기 증발기에 주기적으로 공급할 수 있다. In the case of controlling the brine at a low temperature of less than -30 ℃ or long time operation in the refrigerating capacity is zero, it is possible to supply the refrigerant gas of high temperature and high pressure from the compressor to the evaporator periodically.

바람직하게, 상기 수액기로부터 바이패스 되는 냉매액의 양의 제어는 상기 메인 전자식 팽창밸브로 흐르는 냉매량의 50%를 넘지 않는 범위에서 이루어지고 서 서히 유량을 증가시켜 제어할 수 있다. Preferably, the amount of control of the refrigerant liquid to be bypassed from the receiver can be controlled by increasing the flow rate Slowly stand comprises in a range of not more than 50% of the amount of refrigerant flowing into the main electronic expansion valve.

이하, 본 발명의 칠러 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. With reference to the drawings chiller apparatus of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명의 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 바람직한 실시예예를 나타내는 계통도이다. Figure 3 is a flow diagram showing a preferred embodiment of ExamplesExamples chiller unit for a semiconductor process equipment of the present invention.

본 발명에 따르면, 냉매액과 냉매가스의 바이패스 제어를 통하여 브라인의 온도를 정밀하게 제어함과 동시에 냉매사이클의 안정성을 확보할 수 있다. According to the present invention can be and at the same time precisely controlling the temperature of the brine through the by-pass control of the refrigerant liquid and the refrigerant gas to secure the reliability of the refrigerant cycle.

먼저, 냉동사이클로 형성되는 냉매의 순환경로를 보면 다음과 같다. First, looking at the circulation path of the refrigerant is formed refrigerating cycle as follows.

압축기(210)에서 토출한 고온고압의 냉매는 응축기(220)에서 응축되어 고압의 냉매액으로 상변화한 후, 응축된 냉매액은 고압 탱크인 수액기(230)에 저장되고, 수액기(230)를 나온 냉매액은 온도 컨트롤러의 출력을 받은 메인 전자식 팽창밸브(240)에 의해 제어되는데, 메인 전자식 팽창밸브(240)는 브라인의 온도 제어를 위하여 증발기(250)로 유입되는 냉매의 양을 제어한다. And after phase change to a refrigerant liquid condensed in the high pressure in the high-temperature high-pressure refrigerant discharged from the compressor 210, a condenser 220, condensed refrigerant liquid is stored in the high-pressure tank of the receiver (230), the receiver (230 ) the out liquid refrigerant is controlled by the main electronic expansion valve (240) receiving the output of the temperature controller, the main electronic expansion valve 240 controls the amount of refrigerant flowing into the evaporator 250 to the temperature control of the brine do. 저온저압의 포화냉매는 증발기(250)에서 브라인과 열 교환하여 증발하여 다시 압축기(210)로 유입되는 과정을 반복하게 된다. Saturated refrigerant of low temperature and low pressure is to repeat the process of heat exchange with the brine and evaporated flows back into the compressor 210 from the evaporator 250.

또한, 브라인의 순환경로를 보면, 반도체 공정용 설비(280)를 빠져나온 브라인은 증발기(250)에서 냉매와의 열교환을 수행한 후, 브라인 펌프(260)를 통하여 다시 반도체 공정용 설비(280)로 유입된다. Further, looking at the circulation path of brine, after performing the heat exchange with the refrigerant in the brine exiting the semiconductor processing equipment 280 is an evaporator 250, a facility for re-semiconductor process through the brine pump 260 (280) It flows into.

이러한 냉매사이클을 갖는 본 발명에 있어서, 냉매 바이패스 제어를 위하여, 압력설정 핫가스 공급제어 밸브(215)를 설치하는데 그 입력단이 압축기(210)의 출력단에 연결되고 출력단이 압축기(210)의 입력단에 연결되도록 설치한다. In the present invention having such a refrigerant cycle, the refrigerant to the bypass control pressure setting hot-input end of the gas supply control valve connected to an output terminal and an output terminal of the compressor 210 of the input stage of the compressor (210) for installing 215 the installation to be connected to. 또한, 수액기(230)의 입력단에 그 입력단이 연결되고 핫가스 공급제어 밸브(215)의 출력단에 그 출력단이 연결되는 보조 전자식 팽창밸브(217)를 설치하며, 보조 전자식 팽창밸브(217)는 압축기(210)의 입력단에 설치되는 온도센서(211)에 의해 검출되는 온도에 기초한 온도 컨트롤러(212)의 제어에 의해 동작한다. In addition, the input terminal is connected to the input of the receiver (230) is, and installing a second electronic expansion valve 217 that is its output is connected to the output terminal of the hot-gas supply control valve 215, a secondary electronic expansion valve 217 is operates under the control of the temperature controller 212 based on the temperature detected by the temperature sensor 211 is installed to the input of compressor 210.

이때, 보조 전자식 팽창밸브(217)는 온도 컨트롤러(212)의 제어에 의한 스텝 모터의 구동으로 동작하는데, 메인 전자식 팽창밸브(240)의 냉매량 변화를 최소화하도록 제어된다. At this time, the secondary electronic expansion valve 217 is to operate as the drive of the step motor according to the control of the temperature controller 212, is controlled to minimize the amount of refrigerant changes in the main electronic expansion valve 240. 다시 말해, 보조 전자식 팽창밸브(217)의 개도를 제어하기 위한 온도 컨트롤러(212)의 제어는, 메인 전자식 팽창밸브(240)에서 출력되는 냉매량의 변화가 브라인 온도에 실질적으로 영향을 주지 않는 정도의 변화가 되도록 정밀하게 이루어져야 한다. In other words, control of the temperature controller 212 for controlling the opening degree of the auxiliary electronic expansion valve 217, the degree of the change in the amount of refrigerant that is output from the main electronic expansion valve 240 which does not substantially affect the brine temperature It should be precise to be changed.

본 발명에 따른 냉매 바이패스 제어는 다음의 경우에 적용할 수 있으며, 이에 대해 구체적으로 설명한다. Refrigerant by-pass control in accordance with the present invention can be applied to the following cases it will be specifically described with respect thereto.

온도 상승시 Temperature Rise

브라인의 온도를 상승시키는 상승모드에서는, 핫가스용 전자밸브(216)를 제어하여 압축기(210) 출력단의 고온 고압의 냉매가스를 증발기(250) 입력단으로 바이패스시켜 증발기(250) 내부에서 브라인과 열 교환이 이루어져 브라인의 온도를 상승시킨다. The increase mode for increasing the temperature of the brine, the hot gas solenoid valve 216 controls the compressor 210, the refrigerant gas of high temperature and high pressure in the output stage to the evaporator 250, the input to bypass the brine in the evaporator 250, and consisting of a heat exchanger to raise the temperature of the brine.

이때, 압축기(210)의 입력단의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 냉매 바이패스 제어를 수행하는데, 압축기(210)의 입력단에 설치된 온도센서(211)가 검출한 온도에 기초하여 온도 컨트롤러(212)는 보조 전자식 팽창밸브(217)를 정밀하게 제어하여 수액기(230) 출력단의 고압의 냉매액을 핫가스 공급제어 밸브(215)의 출력단에 공급하여 압축기(210) 입력단의 온도를 일정하게 제어할 수 있다. At this time, to perform the refrigerant by-pass control to maintain a constant temperature at the input terminal, to the temperature controller 212 based on the temperature detected by sensor 211 provided on the input temperature of the compressor 210 of the compressor 210 to precisely control a second electronic expansion valve 217, the receiver 230, the refrigerant of the output high voltage is supplied to the output terminal of the hot-gas supply control valve 215 to constantly control the temperature of the compressor 210, the input terminal have.

무부하 운전시 No-load operation

반도체 챔버(280)에 부하가 없는 무부하 상태로 운전하는 경우, 브라인의 온도 제어를 위해 냉동 능력은 제로(0)가 되어야 한다. When operating in an unloaded condition with no load on semiconductor chamber 280, for temperature control of the brine cooling capacity has to be zero (0). 이를 위해, 메인 전자식 팽창밸브(240)의 개도를 완전히 닫고, 핫가스 공급제어 밸브(215)를 열어 압축기(210) 출력단의 고온 고압의 냉매가스를 압축기(210) 입력단으로 바이패스 시킨다. To this end, closing the opening of the main electronic expansion valve 240 is fully, the hot gas supply control valve 215 to open the compressor 210, the refrigerant gas of high temperature and high pressure compressor 210 of the output stage input terminal thereby bypassed. 이때, 핫가스 공급제어 밸브(215)는 일정한 압력으로 설정되어 있으며, 무부하 운전에 따라 냉동부 저압부가 설정된 압력 이하로 내려가면 자동으로 열린다. At this time, the hot-gas supply control valve 215 is set to a constant pressure, opens automatically turned down to a pressure below the low-pressure portion refrigeration unit is set in accordance with the no-load operation.

이 경우, 압축기(210) 입력단의 냉매가스의 온도가 상승하여 압축기(210)에 손상을 줄 수 있다. In this case, the temperature of the refrigerant gas in the compressor 210, the input terminal may damage the compressor 210 to increase. 따라서, 이를 방지하기 위해, 압축기(210) 입력단에 설치된 온도센서(211)가 검출한 온도에 기초하여 온도 컨트롤러(212)는 보조 전자식 팽창밸브(217)를 열어 수액기(230) 출력단의 고압의 냉매액을 핫가스 공급제어 밸브(215) 출력단에 공급한다. Accordingly, to prevent this, the compressor 210 on the basis of the temperature by the temperature detected by sensor 211 provided on the input temperature controller 212 of the high pressure of the secondary electronic expansion valve, the receiver (230) to open the 217 output and it supplies the liquid refrigerant to an output hot-gas supply control valve (215).

이러한 구성에 의하면, 반도체 챔버(280)에 부하가 없는 무부하 상태로 운전하는 경우에도, 핫가스 공급제어 밸브(215)를 이용하여 압축기(210)로부터의 고온 고압의 냉매가스를 압축기(210) 입력단으로 바이패스 하여 수액기(230) 출력단의 고압의 냉매액을 공급함으로써 압축기(210) 입력단의 온도를 기설정된 온도, 가령 20℃ 이상이 되지 않도록 제어할 수 있다. With such a configuration, even when operating in an unloaded condition with no load on semiconductor chamber 280, the hot-gas supply control valve 215, compressor 210, the refrigerant gas of high temperature and high pressure from the compressor 210 using an input terminal the preset temperature of the compressor 210, the input terminal by supplying a refrigerant of the high pressure of the receiver (230) output by the bypass temperature, for example, can be controlled so that it is not more than 20 ℃.

보조 전자식 팽창밸브(217)는 압축기(210) 입력단에 설치된 온도센서(211)가 검출한 온도에 기초한 온도 컨트롤러(212)의 제어에 의하여 메인 전자식 팽창밸브(240)의 냉매량 변화를 최소화함으로써, 브라인 온도를 정밀하게 제어할 수 있다. Secondary electronic expansion valve 217, the brine by reducing the amount of refrigerant changes in the main electronic expansion valve 240 by control of the temperature controller 212 based on the temperature by the temperature sensor 211 installed on the compressor 210, the input detection it is possible to precisely control the temperature.

정상운전에서 온도 정밀제어 Precise temperature control in normal operation

반도체 공정의 온도제어 범위, 즉 -30℃ 내지 60℃에서 브라인 온도의 정밀제어를 위해 냉매 바이패스 제어를 이용한다. Temperature control range of the semiconductor process, that uses the refrigerant by-pass control for precise control of the brine temperature at -30 ℃ to 60 ℃.

이때, 브라인 온도를 정밀제어하기 위하여 메인 전자식 팽창밸브(240)는 요구되는 냉동능력에 대응하는 정적량의 냉매를 제어한다. At this time, the main electronic expansion valve 240 in order to control precisely the brine temperature controls the refrigerant of the static variable corresponding to the refrigeration capacity required. 요구되는 냉동능력이 적어서 메인 전자식 팽창밸브(240)에서 제어하는 냉매량이 적을 경우, 압축기(210) 입력단의 냉동부 저압부는 낮은 압력으로 운전된다. If the required refrigerating capacity less write down the amount of refrigerant that is controlled by the main electronic expansion valve 240, a low-pressure part of the refrigeration compressor 210, the input unit is operated at a lower pressure. 이때, 설정된 압력보다 낮게 압축기(210) 입력단의 냉동부 저압부의 압력이 내려가면 핫가스 공급제어 밸브(215)가 열려 압축기(210)로부터의 고온 고압의 냉매가스를 압축기(210) 입력단으로 바이패스 시킨다. At this time, lower than the set pressure drops the freezing section a low-pressure portion pressure of the compressor 210, the input stage hot-gas supply control valve 215 is open by-pass the refrigerant gas of high temperature and high pressure from the compressor 210 to the compressor 210, the input terminal thereby. 이때, 압축기(210) 입력단에 설치된 온도센서(211)가 검출한 온도에 기초하여 온도 컨트롤러(212)는 보조 전자식 팽창밸브(217)를 정밀하게 제어하여 수액기(230) 출력단의 고압의 냉매액을 핫가스 공급제어 밸브(215) 출력단에 공급하여 압축기(210) 입력단의 온도를 일정하게 유지함과 동시에 온도 컨트롤러(212)에 의해 보조 전자식 팽창밸브(217)를 정밀하게 제어함으로써 메인 전자식 팽창밸브(240)의 냉매량 변화를 최소화하여 브라인 온도를 정밀하게 제어할 수 있다. At this time, the compressor 210 on the basis of the temperature by the temperature detected by sensor 211 provided on the input temperature controller 212 is a secondary electronic expansion valve 217 to precisely control the receiver (230) of the output stage high-pressure refrigerant liquid the main electronic expansion valve by accurately controlling the secondary electronic expansion valve 217 by the hot-gas supply control valve 215 is supplied to the output terminals while maintaining a constant temperature of the compressor 210, the input temperature controller 212 ( minimizing the amount of refrigerant change at 240) to be able to precisely control the brine temperature.

고온 영역, 가령 40℃ 이상으로 반도체용 브라인의 온도를 제어할 경우, 증발기(250)로부터 토출되는 냉매가스의 온도는 40℃ 이상이 된다. A high-temperature region, for example, when controlling the temperature of the brine for a semiconductor by more than 40 ℃, the temperature of the refrigerant gas discharged from the evaporator 250 is at least 40 ℃. 따라서, 압축기(210) 입력단에 설치된 온도센서(211)가 검출한 온도에 기초하여 온도 컨트롤러(212)는 보조 전자식 팽창밸브(217)를 열어 수액기(230) 출력단의 고압의 냉매액을 핫가스 공급제어 밸브(215) 출력단에 공급하여 압축기(210) 입력단의 온도를 일정하게 제어할 수 있다. Accordingly, the compressor 210, the temperature controller 212 is the high pressure of the refrigerant in the receiver (230) output by opening a second electronic expansion valve 217 on the basis of the temperature by the temperature detected by sensor 211 provided in the input stage hot gas supplied to the output terminals supply the control valve 215 can be controlled constant the temperature of the compressor 210, the input stage.

오일회수시 When the oil return

저온 영역, 가령 -30℃ 이하로 운전하거나 냉동능력 제로(0)로 장시간 운전하는 경우, 증발기(250)에서의 오일 회수가 필수적이다. When a low-temperature region, for example, operating below -30 ℃ or driving for a long time in cooling capability zero (0), the oil return in an evaporator 250, is necessary. 반도체용 칠러는 그 특성상 연중 무휴로 계속하여 운전되기 때문에, 증발기(250)로부터 오일이 회수되지 않는다면 증발기(250)에서의 열교환 능력이 저하하여 브라인의 온도가 상승할 뿐 아니라 압축기(210)의 고장을 수반할 수 있다. Chiller for a semiconductor is that since the continuously operating with the nature year round, failure if the oil is not collected from the evaporator 250, the evaporator 250, compressor 210, heat exchanging ability is reduced by not only the temperature of the brine increases in the may entail.

따라서, 증발기(250)의 오일 회수를 위하여 핫가스 전자밸브(216)를 통한 고온 고압의 냉매가스를 브라인의 정밀온도제어에 영향을 주지 않는 범위에서 증발기(250) 입력단으로의 공급을 제어할 필요가 있다. Therefore, it is necessary to control the supply of the hot gas solenoid valve 216, the high-temperature high-pressure refrigerant gas to the brine in the precise temperature control evaporator 250 in which does not range the effect on the input stage through to the oil return in an evaporator (250) a.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있다. The foregoing description is made of a preferred embodiment of the present invention, it may be added to those skilled in the art that various changes in the level.

따라서, 이러한 변형이나 변경이 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는다면, 본 발명에 속하는 것으로 해석되어야 한다. Thus, these variations and modifications without departing from the scope of the invention should be construed as belonging to the invention.

본 발명에 따르면, 종래의 전자식 팽창밸브 제어방식에 비해 냉동능력이 향상됨과 동시에 냉매량의 변화를 최소화함으로써 브라인 온도를 정밀하게 제어할 수 있다. According to the invention, it is possible to precisely control the temperature of the brine by reducing the change in the amount of refrigerant and at the same time the cooling capability is improved as compared with the conventional electronic expansion valve control method.

또한, 브라인 히터를 적용하지 않음으로써, 종래 칠러에 비해 50%정도 소비전력이 절감되고, 이에 따른 전기적인 부대설비 비용이 절약된다. Also, by not applying a brine heater, the power consumption by 50% compared with a conventional chiller, and reduction, whereby the electrical sub-equipment costs are saved accordingly.

전체적으로, 냉매액과 냉매가스 제어에 의한 냉동사이클의 안정성이 향상된다. As a whole, thereby improving the reliability of the refrigerant and the refrigeration cycle by the refrigerant gas control.

Claims (7)

  1. 압축기, 응축기, 수액기, 메인 전자식 팽창밸브, 증발기, 및 상기 압축기를 순환하는 냉매 경로를 포함하며, 상기 증발기에서 반도체 공정설비에 제공되는 브라인과 열 교환이 이루어지는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치로서, A chiller unit for a semiconductor process equipment made of the brine and the heat exchanger provided in the semiconductor processing equipment comprising: a refrigerant path to the compressor, the condenser, the receiver, the main electronic expansion valve, evaporator, and cycling said compressor, in the evaporator,
    상기 압축기 출력단과 상기 증발기의 입력단을 연결하고 그 사이에 핫가스 전자밸브를 설치하여 상기 압축기로부터 상기 증발기로 공급되는 고온 고압의 냉매가스의 공급을 제어하는 핫가스 공급라인; Connecting the compressor output end and input end of the evaporator and the hot gas by installing a hot gas solenoid valve therebetween for controlling the supply of the high-temperature high-pressure refrigerant gas supplied to the evaporator from the compressor line;
    상기 압축기 출력단과 상기 압축기의 입력단을 연결하고 그 사이에 핫가스 공급제어 밸브를 설치하여 상기 압축기로부터의 고온 고압의 냉매가스를 상기 압축기의 입력단으로 공급하는 것을 제어하는 핫가스 공급제어라인; Connecting the input stage of the compressor output and the compressor and between the hot gas supply control the hot gas supply line to control a valve for controlling the supply of the high-temperature high-pressure refrigerant gas from the compressor to the input of the compressor; And
    상기 수액기의 출력단과 상기 압축기 입력단을 연결하고 그 사이에 냉매액 공급제어 밸브를 설치하여 상기 수액기로부터 상기 압축기 입력단으로 고압 냉매액의 공급을 제어하는 고압 냉매액 공급제어라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치. Characterized in that for connecting the output and the compressor input end of the receiver includes a refrigerant supply control the high-pressure refrigerant supplied to the control line to a valve for controlling the supply of high-pressure refrigerant to the compressor input from the receiver in the meantime a chiller unit for a semiconductor process equipment for the.
  2. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 냉매액 공급제어 밸브는 보조 전자식 팽창밸브이고, The refrigerant supplied to the control valve is an auxiliary electronic expansion valve,
    상기 보조 전자식 팽창밸브는 상기 압축기 입력단으로부터 검출된 온도에 기초하여 온도 컨트롤러에 의해 정밀 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치. The secondary electronic expansion valves chiller unit for a semiconductor process equipment, characterized in that the precisely controlled by a temperature controller based on the detected temperature from the compressor input.
  3. 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2,
    상기 보조 전자식 팽창밸브의 제어는 상기 메인 전자식 팽창밸브로 흐르는 냉매량의 50%를 넘지 않는 범위에서 이루어지고 서서히 유량을 증가시켜 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치. Control of the auxiliary electronic expansion valves chiller unit for a semiconductor process equipment, characterized in that the control is made by increasing the flow rate slowly in a range that does not exceed 50% of the amount of refrigerant flowing into the main electronic expansion valve.
  4. 압축기, 응축기, 수액기, 메인 전자식 팽창밸브, 증발기, 및 상기 압축기를 순환하는 냉매 경로를 포함하며, 상기 증발기에서 반도체 공정설비에 제공되는 브라인과 열 교환이 이루어지는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치에 적용되며, Applied to the chiller unit for a compressor, a condenser, a receiver, a main electronic expansion valve, an evaporator, and the semiconductor process equipment made of the brine and the heat exchange is provided to the semiconductor process equipment includes a refrigerant path to cycle the compressor in the evaporator and,
    상기 브라인의 온도 상승시 상기 압축기로부터의 고온 고압의 냉매가스를 상기 증발기에 공급하고, When the temperature rise of the brine to supply a high-temperature high-pressure refrigerant gas from the compressor to the evaporator,
    상기 반도체 공정설비의 무부하 운전시 상기 메인 전자식 팽창밸브의 개도를 완전히 닫고, 상기 압축기로부터의 고온 고압의 냉매가스를 상기 압축기 입력단으로 바이패스 시키며, No-load operation of the semiconductor process equipment to close completely the opening of the main electronic expansion valve, sikimyeo bypass the refrigerant gas of high temperature and high pressure from the compressor to the compressor input,
    상기 두 경우에 상기 압축기 입력단의 온도를 검출하고 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 수액기로부터 바이패스 되는 냉매액의 양을 제어하여 상기 압축기의 입력단에 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 제어방법. Chiller for semiconductor processing equipment, characterized in that by controlling the amount of refrigerant that is bypassed from the receiver supplies to the input of the compressor in case the two to detect the temperature of the compressor input based on the detected temperature the control method of the apparatus.
  5. 청구항 4에 있어서, The method according to claim 4,
    40℃ 이상의 고온으로 상기 브라인을 제어하는 경우에도, 상기 압축기 입력단의 온도를 검출하고 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 수액기로부터의 냉매액의 양을 제어하여 상기 압축기의 입력단에 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 제어방법. In the case of controlling the brine of more than 40 ℃ high temperature, it characterized in that it detects the temperature of the compressor input, and based on the detected temperature to control the amount of refrigerant from the receiver supplies to the input of the compressor method of controlling a chiller unit for a semiconductor process equipment that.
  6. 청구항 4에 있어서, The method according to claim 4,
    상기 브라인을 -30℃ 이하의 저온으로 제어하거나 냉동능력 제로(0)로 장시간 운전하는 경우, 상기 압축기로부터의 고온 고압의 냉매가스를 상기 증발기에 주기적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 제어방법. When controlling the brine at a low temperature of less than -30 ℃ or long time operation in the refrigerating capacity to zero (0), for a semiconductor process equipment, characterized in that for periodically supplying the high-temperature high-pressure refrigerant gas from the compressor to the evaporator method of controlling a chiller device.
  7. 청구항 4에 있어서, The method according to claim 4,
    상기 수액기로부터 바이패스 되는 냉매액의 양의 제어는 상기 메인 전자식 팽창밸브로 흐르는 냉매량의 50%를 넘지 않는 범위에서 이루어지고 서서히 유량을 증가시켜 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치의 제어방법. The amount of control of the refrigerant liquid from the receiver that the bypass is a chiller unit for a semiconductor process equipment, characterized in that the control by increasing is made gradual flow rate of not more than 50% of the amount of refrigerant flowing into the main electronic expansion valve method of control.
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