KR100927391B1 - Chiller device for semiconductor process equipment and its control method - Google Patents

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Abstract

압축기와 상기 압축기 후단에 설치된 응축기로 이루어진 공통의 고압유닛; 및 각각의 반도체 공정설비와 관련하여 독립된 브라인 경로를 형성하고, 상기 공통의 고압유닛과 관련하여 각각 독립된 냉매 경로를 형성하는 다수의 증발기를 포함하며, 상기 증발기 각각의 냉매 인렛은 제 1 경로와 제 2 경로를 통하여 상기 응축기 후단과 상기 응축기 전단에 연결되고, 상기 제 1 경로에는 전자식 팽창밸브를 설치되고 상기 제 2 경로에는 직렬 연결된 전자밸브와 핫가스 조정밸브의 쌍이 설치되며, 상기 증발기 각각의 냉매 아웃렛은 각각 상기 압축기 전단에 연결되는 반도체 공정설비용 칠러 장치가 개시된다.A common high pressure unit comprising a compressor and a condenser installed at the rear of the compressor; And a plurality of evaporators forming independent brine paths in association with each of the semiconductor processing equipment and forming independent refrigerant paths in association with the common high pressure unit, wherein each refrigerant inlet of the evaporator comprises a first path and a first path. A second path is connected to the rear end of the condenser and the front of the condenser, an electronic expansion valve is installed in the first path, and a pair of a solenoid valve and a hot gas control valve connected in series are installed in the second path, and the refrigerant of each of the evaporators is provided. Disclosed is a chiller apparatus for semiconductor processing equipment, each outlet connected to the front end of the compressor.

전자밸브, 핫가스, 팽창밸브, 수액기 Solenoid valve, hot gas, expansion valve, receiver

Description

반도체 공정설비용 칠러 장치 및 그 제어방법{Chiller Apparatus for Semiconductor Process Equipment and Control Method of the same}Chiller Apparatus for Semiconductor Process Equipment and Control Method of the same}

본 발명은 반도체 공정설비용 칠러(chiller)장치에 관한 것으로, 특히 단일의 고압 유닛을 적용한 다수 챔버 제어용 칠러장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chiller device for semiconductor processing equipment, and more particularly to a chiller device for controlling multiple chambers to which a single high pressure unit is applied.

반도체 공정설비에 있어서 챔버의 온도를 균일하게 유지하는 방법은 여러 가지가 있으나 냉동사이클을 이용하는 방식이 가장 널리 이용된다.In the semiconductor processing equipment, there are various methods of maintaining the temperature of the chamber uniformly, but a method using a refrigeration cycle is most widely used.

도 1은 종래의 반도체 공정설비의 칠러장치의 냉각계통도를 보여준다.1 shows a cooling system diagram of a chiller device of a conventional semiconductor processing equipment.

도시된 바와 같이, 냉동사이클을 수행하기 위해서는 기본적으로 압축기(10), 응축기(20), 팽창밸브(25) 및 증발기(31)가 필요하다.As shown, a compressor 10, a condenser 20, an expansion valve 25 and an evaporator 31 are basically required to perform a refrigeration cycle.

반도체 공정설비(40)의 챔버에 일정 온도의 브라인을 공급하기 위해서는, 도 1에서 도시된 바와 같이, 브라인이 증발기(31) 및 브라인 히터(33)와의 열교환을 통해서 브라인을 일정한 온도로 유지할 필요가 있다.In order to supply a brine of a predetermined temperature to the chamber of the semiconductor processing equipment 40, as shown in Figure 1, the brine need to maintain the brine at a constant temperature through heat exchange with the evaporator 31 and the brine heater 33 have.

이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.This will be described in detail as follows.

증발기(31)에는 한 쌍의 냉매입구와 출구, 다른 한 쌍의 브라인 입구와 출구가 있어 냉매와 브라인이 상호 열교환될 수 있는 구조로 되어 있으며, 브라인 탱 크(30)내에는 증발기(31)와 브라인 히터(33)가 탱크내부격리판(32)에 의해서 분리되어 있다. The evaporator 31 has a pair of refrigerant inlets and outlets, and another pair of brine inlets and outlets, so that the refrigerant and brine can be heat-exchanged with each other, and the evaporator 31 and the evaporator 31 are in the brine tank 30. The brine heater 33 is separated by the tank inner separator 32.

반도체 공정설비(40)로부터 브라인 유입관(42)으로 유입된 브라인은 증발기(31)로 들어가서 냉매관과 열교환을 통해서 설정된 브라인 온도 이하의 온도로 된 후 브라인탱크(30) 내로 배출된다. The brine introduced into the brine inflow pipe 42 from the semiconductor processing equipment 40 enters the evaporator 31 and reaches a temperature below the brine temperature set through heat exchange with the refrigerant pipe and then is discharged into the brine tank 30.

설정온도 이하로 냉각된 브라인은 탱크내부격리판(32)의 하부에 있는 브라인히터(33)와 열교환을 하여 설정온도로 맞추어진 후, 브라인 유출관(41)을 통해서 반도체 공정설비(40)로 유입된다.The brine cooled below the set temperature is heat-exchanged with the brine heater 33 in the lower part of the tank inner separator 32 to be set at the set temperature, and then passes through the brine outlet pipe 41 to the semiconductor process facility 40. Inflow.

이때 브라인온도를 설정온도의 편차 범위내에서 일정하게 유지하기 위해서는 브라인 히터(33)를 PID(비례, 적분, 미분)제어에 의해서 온/오프한다.At this time, in order to keep the brine temperature constant within the deviation range of the set temperature, the brine heater 33 is turned on / off by PID (proportional, integral, derivative) control.

상기의 과정은 브라인의 온도를 일정하게 유지하기 위한 과정이었으며, 브라인의 설정온도를 기존의 설정온도 편차범위를 벗어나는 고온으로 올릴 경우에는, 냉동사이클을 수행하지 않고 브라인 히터(33)만 계속 가동시켜 변경된 설정온도까지 끌어올리며, 브라인의 설정온도를 기존의 설정온도 편차범위를 벗어나는 저온으로 내릴 경우에는, 브라인 히터(33)의 가동없이 냉동사이클만 수행하여 변경된 설정온도까지 끌어내린다.The above process was a process for maintaining the temperature of the brine constant, and if the brine set temperature is raised to a high temperature outside the range of the existing set temperature deviation, by continuing to operate only the brine heater 33 without performing a refrigeration cycle When the temperature is raised to the changed set temperature, and the temperature of the brine is lowered to a low temperature outside the set temperature deviation range, only the refrigeration cycle is performed without the operation of the brine heater 33 to lower the changed temperature.

그러나, 이러한 종래의 기술에 의하면, 챔버와 칠러장치가 일대일로 대응하기 때문에 챔버의 수만큼의 칠러장치가 필요하게 된다. 따라서, 전체 칠러장치에서 소모되는 소비전력량이 높아지며, 이는 장치의 운전비용을 지나치게 증대시키게 된다.However, according to this conventional technology, since the chamber and the chiller device correspond one-to-one, as many chiller devices as the number of chambers are required. Therefore, the amount of power consumed in the entire chiller apparatus is increased, which increases the operating cost of the apparatus excessively.

또한, 전체 운전온도 영역(-20℃ - 80℃)에 대해 브라인 히터를 제어해야 하기 때문에, 장치의 소비전력량이 증가하고, 운전 전류값을 증가시켜 메인 차단기의 용량이 커지는 한편, 전력공급용 배관의 직경이나 사이즈가 증가하여 결국에는 철러장치의 크기가 증가한다는 문제점이 있다.In addition, since the brine heater must be controlled for the entire operating temperature range (-20 ° C. to 80 ° C.), the power consumption of the device increases, the operating current value increases, and the capacity of the main circuit breaker increases, while the power supply piping There is a problem that the size or size of the end to increase the size of the warping apparatus eventually increases.

이와 함께, 칠러장치의 수가 증가함으로써 전체 운전 소음이 증가하며, 설치면적이 증가한다는 문제점이 있다.In addition, as the number of chiller devices increases, the overall operating noise increases, and there is a problem that the installation area increases.

따라서, 본 발명의 목적은 다수의 챔버에 대해 단일의 고압 유닛을 적용한 칠러장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a chiller apparatus employing a single high pressure unit for multiple chambers.

본 발명의 다른 목적은 특정 온도영역에 대해서만 브라인 히터를 적용함으로써, 소비전력량을 줄이고 관련 부품의 용량이나 크기 및 설치비용을 줄이는 것이다.Another object of the present invention is to apply the brine heater only for a specific temperature range, thereby reducing the amount of power consumption and the capacity, size and installation cost of the relevant components.

상기한 목적은, 압축기와 상기 압축기 후단에 설치된 응축기로 이루어진 공통의 고압유닛; 및 각각의 반도체 공정설비와 관련하여 독립된 브라인 경로를 형성 하고, 상기 공통의 고압유닛과 관련하여 각각 독립된 냉매 경로를 형성하는 다수의 증발기를 포함하며, 상기 증발기 각각의 냉매 인렛은 제 1 경로와 제 2 경로를 통하여 상기 응축기 후단과 상기 응축기 전단에 연결되고, 상기 제 1 경로에는 전자식 팽창밸브를 설치되고 상기 제 2 경로에는 직렬 연결된 전자밸브와 핫가스 조정밸브의 쌍이 설치되며, 상기 증발기 각각의 냉매 아웃렛은 각각 상기 압축기 전단에 연결되는 반도체 공정설비용 칠러 장치에 의해 달성된다.The above object is a common high pressure unit consisting of a compressor and a condenser installed at the rear of the compressor; And a plurality of evaporators forming independent brine paths in association with each of the semiconductor processing equipment and forming independent refrigerant paths in association with the common high pressure unit, wherein each of the refrigerant inlets comprises a first path and a first path. A second path is connected to the rear end of the condenser and the front of the condenser, an electronic expansion valve is installed in the first path, and a pair of a solenoid valve and a hot gas control valve connected in series are installed in the second path, and the refrigerant of each of the evaporators is provided. The outlet is achieved by a chiller apparatus for semiconductor processing equipment, each connected to the front end of the compressor.

바람직하게, 상기 응축기 후단의 상기 제 1 및 제 2 경로 이전 위치에 설치되는 수액기를 추가로 포함할 수 있다.Preferably, the apparatus may further include a receiver installed at a position before the first and second paths after the condenser.

또한, 상기 수액기 후단과 상기 압축기의 전단은 제 3 경로를 통하여 연결되고, 상기 제 3 경로에는 액체분사용 전자식 팽창밸브가 설치될 수 있다.Further, the rear end of the receiver and the front end of the compressor may be connected through a third path, and the third path may be provided with an electronic expansion valve for liquid injection.

선택적으로, 상기 직렬 연결된 전자밸브와 핫가스 조정밸브의 쌍이 병렬로 추가 설치될 수 있다.Optionally, the pair of series-connected solenoid valves and hot gas regulating valves may be further installed in parallel.

상기한 구조에 의하면, 브라인 히터를 브라인의 온도 유지용으로 사용하지 않음으로써 장비의 소비전력량을 감소시켜 운전비용을 절감할 수 있다.According to the above structure, by not using the brine heater for maintaining the temperature of the brine can reduce the power consumption of the equipment to reduce the operating cost.

또한, 압축기와 응축기를 하나만 이용함으로써 설치가 용이하고 칠러장치의 전체적인 사이즈를 줄일 수 있으며, 운전 소음을 현저하게 감소시킬 수 있다. In addition, by using only one compressor and a condenser, it is easy to install, reduce the overall size of the chiller device, it is possible to significantly reduce the operating noise.

또한, 설치대수를 줄임으로써 당연히 원가절감을 이룰 수 있다.In addition, by reducing the number of installation can be naturally reduced costs.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 공정용 칠러장치를 나타내는 냉각 계통도이 다. 설명의 편의를 위해 하나의 응축기 및 압축기에 대해 2대의 설비가 운용되는 경우를 예로 든다.2 is a cooling system diagram showing a chiller apparatus for a semiconductor process according to the present invention. For the sake of convenience, we will take an example where two facilities are operated for one condenser and compressor.

도 2를 참조하면, 본 발명의 칠러장치는 공통의 고압유닛(H)과 각 증발기(121, 122)가 관련하여 구성하는 냉매경로(Ra, Rb)와, 각 증발기(121, 122)와 각 반도체 공정용 설비(161, 162)가 관련하여 구성하는 브라인 경로(Ba, Bb)로 이루어진다.Referring to FIG. 2, the chiller apparatus of the present invention includes a refrigerant path Ra and Rb configured by a common high-pressure unit H and each of the evaporators 121 and 122, and each of the evaporators 121 and 122. The semiconductor processing facilities 161 and 162 are made up of the brine paths Ba and Bb which are associated with each other.

공통의 고압유닛(H)은 하나의 압축기(111)와 압축기(111) 후단에 설치된 하나의 응축기(112)로 이루어진다.The common high pressure unit H is composed of one compressor 111 and one condenser 112 installed at the rear of the compressor 111.

이러한 구성에 의하면, 압축기(111)와 응축기(112)를 하나만 이용함으로써 설치가 용이하고 칠러장치의 전체적인 사이즈를 줄일 수 있으며, 운전 소음을 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 설치대수를 줄임으로써 당연히 원가절감을 이룰 수 있다.According to this configuration, by using only one compressor 111 and the condenser 112, it is easy to install, the overall size of the chiller device can be reduced, and operation noise can be significantly reduced. In addition, by reducing the number of installation can be naturally reduced costs.

바람직하게, 응축기(112) 후단에 수액기(receiver tank; 113)를 추가로 설치할 수 있다. 구체적으로, 하나의 압축기(111)를 이용하여 다수의 반도체 공정용 설비(161, 162)를 운전하기 때문에 온도를 상승시키는 경우, 가령 증발기(122)로 유입되는 저온의 냉매를 전자식 팽창밸브(117)의 밸브 개도를 닫아 냉매를 차단함으로써 상대적으로 다른 전자식 팽창밸브(114)의 입구 압력인 응축압력의 변동이 발생할 수 있다.Preferably, a receiver tank 113 may be further installed at the rear end of the condenser 112. Specifically, when the temperature is raised because a plurality of semiconductor processing facilities 161 and 162 are operated using one compressor 111, for example, the low-temperature refrigerant flowing into the evaporator 122 is an electronic expansion valve 117. By closing the opening of the valve) to block the refrigerant, a change in the condensation pressure, which is the inlet pressure of the other electronic expansion valve 114, may occur.

이와 같이, 다른 반도체 공정용 설비의 설정온도 변환이나 냉각부하의 변화와 같은 외란이 인가되어 발생하는 응축압력의 변화폭을 줄이기 위해 수액기(113) 를 설치하는 것이 바람직하다.In this way, it is preferable to provide the receiver 113 in order to reduce the change in the condensation pressure caused by the disturbance such as the change in the set temperature of the other semiconductor processing equipment or the change in the cooling load.

또한, 수액기(113) 후단과 압축기의 전단(111)을 연결하는 경로에 액체분사용 전자식 팽창밸브(120)를 추가로 설치할 수 있다. 다시 말해, 고온의 냉매를 공급할 경우 압축기(111)로 유입되는 흡입가스의 온도상승을 방지하기 위하여 액체분사용 전자식 팽창밸브(120)를 설치함으로써 전반적인 냉동사이클의 안정화를 이룰 수 있다.In addition, the liquid injection electronic expansion valve 120 may be further installed in a path connecting the rear end of the receiver 113 and the front end 111 of the compressor. In other words, when supplying a high-temperature refrigerant to stabilize the overall refrigeration cycle by installing an electronic expansion valve 120 for liquid injection in order to prevent the temperature rise of the suction gas flowing into the compressor (111).

상기한 바와 같이, 다수의 냉매경로는 각 증발기(121, 122)와 고압 유닛(H) 사이를 순환하는 경로가 병렬로 구성되어 이루어진다.As described above, the plurality of refrigerant paths are configured in parallel with the paths circulating between the evaporators 121 and 122 and the high pressure unit H.

도 2를 참조하면, 각 냉매경로의 냉매 인렛은 전자식 팽창밸브(114, 117)를 통하여 수액기(113) 후단에 연결됨과 동시에, 직렬 연결된 전자밸브(131, 132)와 핫가스 조정밸브(115, 116)의 쌍을 통하여 응축기(112) 전단에 연결된다. Referring to FIG. 2, the refrigerant inlets of each refrigerant path are connected to the rear end of the receiver 113 through the electronic expansion valves 114 and 117, and the solenoid valves 131 and 132 connected in series and the hot gas control valve 115 are connected in series. 116 is connected to the front end of the condenser 112.

여기서, 직렬 연결된 전자밸브(131, 132)와 핫가스 조정밸브(115, 116)를 병렬 쌍으로 설치한 것은, 가령 어느 하나의 쌍을 고온용으로 사용하고 다른 하나의 쌍은 저온용으로 사용하기 위한 편의를 위한 것이며, 반드시 병렬 쌍으로 설치할 필요는 없다. 이하의 설명에서는 직렬 연결된 전자밸브(132)와 핫가스 조정밸브(116)의 쌍을 고온용으로 사용하는 경우를 가정한다.In this case, the series-connected solenoid valves 131 and 132 and the hot gas control valves 115 and 116 are installed in parallel pairs, for example, to use one pair for high temperature and the other pair for low temperature. It is for convenience and does not have to be installed in parallel pairs. In the following description, it is assumed that a pair of the solenoid valve 132 and the hot gas control valve 116 connected in series is used for high temperature.

한편, 각 냉매경로의 냉매 아웃렛은 압축기(111) 전단에 연결된다.Meanwhile, the refrigerant outlet of each refrigerant path is connected to the front end of the compressor 111.

이하, 상기한 구성의 칠러장치의 동작에 대해 설명한다.The operation of the chiller device having the above-described configuration will be described below.

반도체 공정용 설비 중 하나의 온도를 상승시키는 경우When raising the temperature of one of the facilities for semiconductor processing

도 3은 반도체 공정용 설비(161, 162)가 설정온도를 유지하고 있는 과정에서, 반도체 공정용 설비(162)의 설정온도만을 상승시키는 경우를 나타내는 냉각계통도이다.3 is a cooling system diagram illustrating a case where only the set temperature of the semiconductor process equipment 162 is increased while the semiconductor process equipment 161 and 162 maintains the set temperature.

도 3을 참조하면, 압축기(111)에서 토출된 고온의 냉매는 핫가스 조정밸브(116)와 전자밸브(132)를 통하여 냉매탱크(141)의 내부에 있는 증발기(121) 입구로 유입되고, 응축기(112)에서 응축된 냉매는 전자식 팽창밸브(114) 내에서 교축 과정을 통해 저온·저압의 2상 기체의 냉매 상태로 냉매탱크(141) 내부의 증발기(121)에 유입된 후 브라인과 열교환되어 설정된 온도를 유지시킨다. Referring to FIG. 3, the high temperature refrigerant discharged from the compressor 111 flows into the inlet of the evaporator 121 inside the refrigerant tank 141 through the hot gas regulating valve 116 and the solenoid valve 132. The refrigerant condensed in the condenser 112 flows into the evaporator 121 inside the refrigerant tank 141 after being throttled in the electronic expansion valve 114 in a state of low temperature / low pressure two-phase gas. To maintain the set temperature.

이와 동시에 압축기(111)에서 토출된 고온의 냉매는 핫가스 조정밸브(119)와 전자밸브(134)를 통하여 냉매 탱크(143) 내부의 증발기(122)로 유입되지만, 응축기(112)에서 응축된 냉매는 전자식 팽창밸브(117)의 개도를 닫음으로써 증발기(122)로의 유입이 차단된다. 또한, 브라인 히터(144)가 발열하게 됨으로써 증발기(122)에서 브라인의 온도를 상승시킨다.At the same time, the hot refrigerant discharged from the compressor 111 flows into the evaporator 122 inside the refrigerant tank 143 through the hot gas regulating valve 119 and the solenoid valve 134, but is condensed in the condenser 112. The refrigerant is blocked from entering the evaporator 122 by closing the opening degree of the electronic expansion valve 117. In addition, the brine heater 144 generates heat, thereby increasing the temperature of the brine in the evaporator 122.

이에 따라, 반도체 공정용 설비(161)는 온도를 그대로 유지하는 반면, 반도체 공정용 설비(162)는 온도가 상승한다.Accordingly, the semiconductor processing equipment 161 maintains the temperature as it is, while the semiconductor processing equipment 162 increases in temperature.

반도체 공정용 설비의 온도를 하강시키는 경우When lowering the temperature of semiconductor processing equipment

도 4는 본 발명에 있어서 반도체 공정용 설비의 온도를 하강시키는 경우를 나타내는 냉각계통도이다. 이 과정은 종래기술과 동일하며 간략하게 기술하면 다음과 같다.4 is a cooling system diagram showing a case where the temperature of the semiconductor process equipment is lowered in the present invention. This process is the same as the prior art and briefly described as follows.

도 4를 참조하면, 압축기(111)에서 토출되고 응축기(112)에서 응축과정을 수행하여 수액기로 유입된 냉매는 액화된 상태에서 각 냉동사이클의 전자식 팽창밸브(114, 117)에서 팽창과정을 수행하게 되며 팽창된 냉매는 증발기(121, 122)로 유입되어 브라인와 열교환하여 증발과정을 수행한 후 다시 압축기(111)로 흡입된다. Referring to FIG. 4, the refrigerant discharged from the compressor 111 and the condenser 112 performs the condensation process and the refrigerant introduced into the receiver are expanded in the electronic expansion valves 114 and 117 of each refrigeration cycle in the liquefied state. The expanded refrigerant flows into the evaporators 121 and 122, exchanges heat with brine, performs an evaporation process, and is then sucked back into the compressor 111.

이때, 온도를 하강시키기 직전의 고온영역에서 흡입냉매의 온도를 일정하게 낮추기 위해 사용하였던 액체분사용 전자식 팽창밸브(120)의 밸브 개도는 점차 줄어들게 되어 닫히게 된다.At this time, the valve opening degree of the liquid injection electronic expansion valve 120, which was used to constantly lower the temperature of the suction refrigerant in the high temperature region immediately before the temperature is lowered, is gradually closed to close.

반도체 공정용 설비의 온도를 설정한 온도로 유지시키는 경우When maintaining the temperature of semiconductor processing equipment at the set temperature

도 5는 본 발명에 있어서 반도체 공정용 설비의 온도를 설정온도로 유지시키는 경우를 나타내는 냉각계통도이다.5 is a cooling system diagram showing a case where the temperature of a semiconductor process facility is maintained at a set temperature in the present invention.

브라인의 온도를 하강시키는 과정과 상승시키는 과정을 동시에 수행함으로써 그 목적을 달성할 수 있다.The purpose can be achieved by simultaneously lowering and raising the temperature of the brine.

도 5를 참조하면, 압축기(111)에서 토출된 냉매는 응축기(112)로 유입되어 응축과정을 통해 수액기(113)로 일시 저장된다.Referring to FIG. 5, the refrigerant discharged from the compressor 111 flows into the condenser 112 and is temporarily stored in the receiver 113 through the condensation process.

이때 수액기(113)는 100%의 액화상태의 냉매를 팽창밸브로 보내는 역할과 부가적으로 각각의 반도체 공정용 설비(161, 162)의 냉각부하 등 외란에 따라 감온 역할을 수행하는 전자식 팽창밸브(114, 117)의 밸브 개도에 따른 응축압력의 변동폭을 상당부분 흡수할 수 있다.At this time, the receiver 113 serves to send 100% of the liquefied refrigerant to the expansion valve, and additionally, an electronic expansion valve that performs a temperature reduction role according to disturbances such as cooling loads of the respective semiconductor processing facilities 161 and 162. The fluctuation range of the condensation pressure according to the opening degree of the valves 114 and 117 can be absorbed substantially.

수액기(113)에서 토출된 액냉매는 각각의 전자식 팽창밸브(114, 117)에서 팽창과정을 수행하게 되며, 팽창된 냉매는 증발기(121, 122)로 유입되어 브라인과 열교환하게 되며, 이 과정에서 브라인은 온도가 하강하게 되고 냉매는 증발과정을 수행하게 된다. 증발기(121, 122)에서 나온 냉매는 기체의 상태로 압축기(111)로 유입된다.The liquid refrigerant discharged from the receiver 113 performs an expansion process in each of the electronic expansion valves 114 and 117, and the expanded refrigerant flows into the evaporators 121 and 122 to exchange heat with brine. In the brine the temperature is lowered and the refrigerant undergoes an evaporation process. The refrigerant from the evaporators 121 and 122 flows into the compressor 111 in a gaseous state.

또한 증발기(121, 122)에서 브라인의 온도를 설정온도로 맞추기 위한 과정은 다음과 같다.In addition, the process for adjusting the temperature of the brine to the set temperature in the evaporator (121, 122) is as follows.

압축기(111)에서 토출된 냉매는 전자식 팽창밸브(114, 117)로 유입되어 상기에서 기술한 과정과 같이 브라인을 냉각시킴과 동시에 브라인을 설정온도로 유지하기 위해 브라인 히터를 사용하지 않고 압축기(111)의 열원인 핫 가스(hot gas)를 이용한다.The refrigerant discharged from the compressor 111 flows into the electronic expansion valves 114 and 117 to cool the brine as described above and simultaneously maintain the brine at a set temperature without using a brine heater. Hot gas is used.

브라인의 온도를 하강하지 않게 유지하는 열원인 핫 가스는 반도체 공정용 설비(161)의 경우, 핫가스 조정밸브(115)와 전자밸브(131)를 통과한 후 전자식 팽창밸브(114)로 유출된 차가운 냉매와 혼합되어 증발기(121)로 유입된다. 상기와 같이 혼합된 냉매는 증발기(121)에서 브라인과 열교환 과정을 수행하여 설정온도를 유지하게 된다The hot gas, which is a heat source that maintains the temperature of the brine not to fall, passes through the hot gas regulating valve 115 and the solenoid valve 131 in the case of the semiconductor processing equipment 161 and flows out to the electronic expansion valve 114. It is mixed with cold refrigerant and flows into the evaporator 121. The refrigerant mixed as described above maintains the set temperature by performing a heat exchange process with brine in the evaporator 121.

또한, 반도체 공정용 설비(162)의 경우, 동일한 압축기(111)에서 토출된 고온의 핫 가스는 핫가스 조정밸브(118)과 전자밸브(133)을 통과한 후 전자식 팽창밸브(117)를 통과한 냉매와 혼합되어 증발기(121)로 유입된 후 상기에서 기술된 바와 같은 방식으로 브라인의 온도를 유지한다.In addition, in the case of the semiconductor processing equipment 162, the hot gas discharged from the same compressor 111 passes through the hot gas control valve 118 and the solenoid valve 133, and then passes through the electronic expansion valve 117. After mixing with one refrigerant and entering the evaporator 121, the temperature of the brine is maintained in the manner described above.

한편, 압축기(111)로 흡입되는 기체상태의 저압 냉매의 온도가 높다면 외부 제어부(External Controller)에 의해 액체분사용 전자식 팽창밸브(120)가 열려 수액기(113)에서 나온 차가운 고압의 액냉매가 공급되어 압축기(111)로 회수된다.On the other hand, if the temperature of the low-pressure refrigerant in the gaseous state sucked into the compressor 111 is high, the liquid injection-type electronic expansion valve 120 is opened by an external controller to open a cold high-pressure liquid refrigerant from the receiver 113. Is supplied and recovered to the compressor 111.

상기에서, 고온의 브라인 설정온도를 유지하는 경우, 고온 저압의 기체상태의 냉매가 압축기(111)로 유입될 수 있으며, 이 경우 냉동사이클에 불안한 부하(Load)로 작용할 수 있으므로 시스템의 안정적인 운전을 위해 액체분사 시스템을 본 발명에 적용시켜 안정적인 냉동사이클을 이룰 수 있다.In the above, when maintaining the high temperature brine set temperature, the refrigerant of the high-temperature low-pressure gas state may be introduced into the compressor 111, in this case it can act as an unstable load (reflection) in the refrigeration cycle to ensure stable operation of the system. The liquid injection system can be applied to the present invention to achieve a stable refrigeration cycle.

본 발명에서는 팽창과정을 수행하는 부품과 핫가스 제어용 부품을 도 2에 나타낸 바와 같이 종래기술에서 사용하던 온도식 밸브를 배제하고 스테핑 모터(Stepping Motor)가 적용된 전자식 팽창밸브(114, 117, 120)를 적용함으로써 팽창장치에서의 밸브 개도율(Valve Lift)을 0% ~ 100%까지 완벽하게 구현할 수 있다.In the present invention, the components for performing the expansion process and the components for hot gas control as shown in Figure 2, the electronic expansion valve 114, 117, 120 to which the stepping motor (stepping motor) is applied to remove the temperature valve used in the prior art The valve lift rate in the expansion device can be fully realized from 0% to 100%.

또한, 온도제어시 압축기(111)에서 발생하는 열원인 핫 가스를 핫가스 조정밸브(115, 116, 118, 119)에 공급하는 핫가스 바이패스 방식과 상기에서 기술된 전자식 팽창밸브의 기술을 접목시킴으로써 종래에 히터를 사용하여 실현하였던 온도제어 과정을 수행할 수 있도록 하였다. In addition, the hot gas bypass method of supplying hot gas, which is a heat source generated by the compressor 111, to the hot gas control valves 115, 116, 118, and 119 during temperature control is combined with the technology of the electronic expansion valve described above. By doing so, it is possible to perform a temperature control process that has been realized using a heater in the prior art.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경과 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범주는 상기한 실시예에 한정되어서는 안 되며 이하에 기술되는 청구범위에 의해 해석되어야 할 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments of the present invention, various changes and modifications are possible at the level of those skilled in the art. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above embodiment but should be interpreted by the claims described below.

도 1은 종래의 반도체 공정설비의 칠러장치의 냉각계통도를 보여준다.1 shows a cooling system diagram of a chiller device of a conventional semiconductor processing equipment.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 공정용 칠러장치를 나타내는 냉각 계통도이다.2 is a cooling system diagram showing a chiller apparatus for a semiconductor process according to the present invention.

도 3은 반도체 공정용 설비(161, 162)가 설정온도를 유지하고 있는 과정에서, 반도체 공정용 설비(162)의 설정온도만을 상승시키는 경우를 나타내는 냉각계통도이다.3 is a cooling system diagram illustrating a case where only the set temperature of the semiconductor process equipment 162 is increased while the semiconductor process equipment 161 and 162 maintains the set temperature.

도 4는 본 발명에 있어서 반도체 공정용 설비의 온도를 하강시키는 경우를 나타내는 냉각계통도이다. 4 is a cooling system diagram showing a case where the temperature of the semiconductor process equipment is lowered in the present invention.

도 5는 본 발명에 있어서 반도체 공정용 설비의 온도를 설정온도로 유지시키는 경우를 나타내는 냉각계통도이다.5 is a cooling system diagram showing a case where the temperature of a semiconductor process facility is maintained at a set temperature in the present invention.

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 압축기와 상기 압축기 후단에 설치된 응축기로 이루어진 공통의 고압유닛 및 독립된 다수의 증발기를 포함하며, 상기 각 증발기는 브라인 히터를 구비하고, 이에 대응하는 각 반도체 공정설비와의 사이에 브라인 경로를 형성하고, 상기 각 증발기와 상기 응축기의 후단을 연결하는 냉매액 공급라인에 전자식 팽창밸브가 설치되고, 상기 증발기와 상기 응축기의 전단을 연결하는 핫가스 공급라인에 직렬 연결된 전자밸브와 핫가스 조정밸브의 쌍이 설치되고, 상기 각 증발기의 냉매 아웃렛은 각각 상기 압축기의 전단에 연결되는 반도체 공정설비용 칠러 장치에 적용되며,A common high pressure unit consisting of a compressor and a condenser installed at the rear of the compressor and a plurality of independent evaporators, each evaporator having a brine heater, and forming a brine path between the corresponding semiconductor processing equipments, An electronic expansion valve is installed in the refrigerant liquid supply line connecting the evaporator and the rear end of the condenser, and a pair of solenoid valves and hot gas control valves connected in series with the hot gas supply line connecting the evaporator and the front end of the condenser are installed. Refrigerant outlet of each evaporator is applied to a chiller device for semiconductor processing equipment, respectively, connected to the front end of the compressor, 상기 각 반도체 공정설비 중 하나의 온도를 상승시키는 경우, 상기 냉매액 공급라인의 전자식 팽창밸브의 개도를 닫고 상기 핫가스 공급라인의 전자밸브와 핫가스 조정밸브의 개도를 열어 상기 증발기에 핫가스를 공급함과 동시에 상기 브라인 히터를 발열시키고,When raising the temperature of one of the semiconductor processing equipment, the opening of the electronic expansion valve of the refrigerant liquid supply line is closed and the opening of the solenoid valve and the hot gas control valve of the hot gas supply line to open hot gas to the evaporator. While supplying the brine heater to generate heat, 상기 각 반도체 공정설비 중 하나의 온도를 하강시키는 경우, 상기 냉매액 공급라인의 전자식 팽창밸브의 개도를 열고 상기 핫가스 공급라인의 전자밸브와 핫가스 조정밸브의 개도를 닫아 저온 냉매액을 상기 증발기에 공급하며, When the temperature of one of the semiconductor processing equipments is lowered, the opening of the electronic expansion valve of the refrigerant liquid supply line is opened, and the opening of the solenoid valve and the hot gas control valve of the hot gas supply line is closed to cool the coolant liquid to the evaporator. Supplies to 상기 각 반도체 공정설비 중 하나의 온도를 기설정된 온도로 유지하는 경우, 상기 냉매액 공급라인의 전자식 팽창밸브의 개도와 상기 핫가스 공급라인의 전자밸브와 핫가스 조정밸브의 개도를 여는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비용 칠러장치의 제어방법.When maintaining the temperature of one of the semiconductor processing equipment at a predetermined temperature, the opening of the electronic expansion valve of the refrigerant liquid supply line and the opening of the solenoid valve and hot gas control valve of the hot gas supply line A method of controlling a chiller device for semiconductor processing equipment. 압축기와 상기 압축기 후단에 설치된 응축기로 이루어진 공통의 고압유닛 및 독립된 다수의 증발기를 포함하며,Comprising a common high pressure unit consisting of a compressor and a condenser installed after the compressor and a plurality of independent evaporators, 상기 각 증발기는 브라인 히터를 구비하고, 이에 대응하는 각 반도체 공정설비와의 사이에 브라인 경로를 형성하고, Each evaporator includes a brine heater, and forms a brine path between the semiconductor processing equipments corresponding thereto. 상기 각 증발기와 상기 응축기의 후단을 연결하는 냉매액 공급라인에 전자식 팽창밸브가 설치되고, 상기 증발기와 상기 응축기의 전단을 연결하는 핫가스 공급라인에 직렬 연결된 전자밸브와 핫가스 조정밸브의 쌍이 설치되고, An electronic expansion valve is installed in the refrigerant liquid supply line connecting the evaporator and the rear end of the condenser, and a pair of solenoid valves and hot gas control valves connected in series with the hot gas supply line connecting the evaporator and the front end of the condenser are installed. Become, 상기 각 증발기의 냉매 아웃렛은 각각 상기 압축기의 전단에 연결되며,Refrigerant outlets of each evaporator are respectively connected to the front end of the compressor, 상기 각 반도체 공정설비 중 하나의 온도를 상승시키는 경우, 상기 냉매액 공급라인의 전자식 팽창밸브의 개도를 닫고 상기 핫가스 공급라인의 전자밸브와 핫가스 조정밸브의 개도를 열어 핫가스를 공급함과 동시에 상기 브라인 히터를 발열시키는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비용 칠러 장치.In the case of raising the temperature of one of the semiconductor processing equipments, the opening of the electronic expansion valve of the refrigerant liquid supply line is closed and the opening of the solenoid valve and the hot gas control valve of the hot gas supply line is supplied to supply hot gas. Chiller device for semiconductor processing equipment, characterized in that to heat the brine heater. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 각 전자식 팽창밸브의 개도를 닫아 발생하는 응축압력의 변화폭을 줄이기 위해 상기 응축기 후단에 수액기가 추가로 설치되고,In order to reduce the change in the condensation pressure caused by closing the opening degree of each of the electronic expansion valve, a receiver is further installed at the rear end of the condenser, 상기 수액기 후단과 상기 압축기의 전단을 연결하는 경로에 액체분사용 전자식 팽창밸브를 설치하여 상기 압축기로 유입되는 흡입가스의 온도상승을 방지하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정설비용 칠러 장치.And a liquid injection electronic expansion valve is installed at a path connecting the rear end of the receiver and the front end of the compressor to prevent a temperature rise of the suction gas flowing into the compressor.
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