KR101273897B1 - 온도 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR101273897B1
KR101273897B1 KR1020130013353A KR20130013353A KR101273897B1 KR 101273897 B1 KR101273897 B1 KR 101273897B1 KR 1020130013353 A KR1020130013353 A KR 1020130013353A KR 20130013353 A KR20130013353 A KR 20130013353A KR 101273897 B1 KR101273897 B1 KR 101273897B1
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김재민
김재현
이정호
이상신
박규성
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주식회사 썬닉스
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
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    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects

Abstract

본 명세서는 펠티어부에 공급된 전원에 대한 역기전력을 측정하고, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도를 산출하고, 상기 산출된 온도 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 및/또는 상기 펠티어부와 연동된 온도를 제어하고자 하는 대상의 온도를 산출하는 온도 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 명세서의 실시예에 따른 온도 제어 장치는, 전원을 공급하는 전원부; 상기 전원부로부터 공급되는 전원을 근거로 동작하며, 역기전력을 상기 전원부에 제공하는 펠티어부; 상기 역기전력을 측정하는 측정부; 및 상기 측정된 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하고, 상기 산출된 온도차 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출하는 제어부;를 포함한다.

Description

온도 제어 장치 및 그 방법{Temperature control apparatus and method thereof}
본 명세서는 온도 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 펠티어부에 공급된 전원에 대한 역기전력을 측정하고, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도를 산출하고, 상기 산출된 온도 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 및/또는 상기 펠티어부와 연동된 온도를 제어하고자 하는 대상의 온도를 산출하는 온도 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 온도 제어 장치는, 온도 센서 등을 통해 임의의 시스템 내의 각각의 모듈(또는, 대상물)의 온도를 측정하는 장치와 발열/흡열 장치로 구성한다.
이러한 상기 온도 제어 장치는, 상기 시스템 내의 각각의 모듈의 온도를 측정하기 위해, 각 모듈에 별도의 온도 센서를 추가 구비하여야 하는 문제점이 있다.
한국 특허 출원 번호 제10-2005-0011272호
본 명세서의 목적은, 전원부로부터 펠티어부에 공급된 전원에 대한 역기전력을 측정하고, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도를 산출하고, 상기 산출된 온도 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 및/또는 상기 펠티어부와 연동된 온도를 제어하고자 하는 대상의 온도를 산출하는 온도 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 명세서의 다른 목적은, 상기 산출된 펠티어부 및/또는 대상의 온도를 근거로 상기 전원부로부터 상기 펠티어부로 공급되는 전원을 제어하여 상기 펠티어부의 온도를 조절(또는, 제어)하는 온도 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 온도 제어 장치는, 전원을 공급하는 전원부; 상기 전원부로부터 공급되는 전원을 근거로 동작하며, 역기전력을 상기 전원부에 제공하는 펠티어부; 상기 역기전력을 측정하는 측정부; 및 상기 측정된 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하고, 상기 산출된 온도차 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 펠티어부는, 임의의 펠티어 소자, 임의의 열전 소자, 복수의 상기 펠티어 소자로 형성되는 펠티어 모듈 및, 복수의 상기 열전 소자로 형성되는 열전 모듈 중 어느 하나일 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 역기전력과 온도차 간의 미리 설정된 함수를 통해, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부가 위치한 쿨 사이드와 핫 사이드 간의 온도차를 산출할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 산출된 온도차와 상기 미리 설정된 냉매의 온도를 가산하여, 상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어 소자에 대한 정보를 표시부에 표시할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부는, 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어 소자에 대한 정보를 임의의 통신 연결된 서버에 전송할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 온도 제어 방법은, 전원부로부터 공급되는 전원을 근거로 동작하는 펠티어부를 포함하는 온도 제어 장치의 온도 제어 방법에 있어서, 상기 온도 제어 장치에 포함된 측정부를 통해, 상기 펠티어부에서 상기 전원부로 제공되는 역기전력을 측정하는 단계; 상기 온도 제어 장치에 포함된 제어부를 통해, 상기 측정된 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하는 단계; 및 상기 제어부를 통해, 상기 산출된 온도차 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하는 단계는, 역기전력과 온도차 간의 미리 설정된 함수를 통해, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하는 단계는, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부가 위치한 쿨 사이드와 핫 사이드 간의 온도차를 산출할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출하는 단계는, 상기 산출된 온도차와 상기 미리 설정된 냉매의 온도를 가산하여, 상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제어부를 통해, 상기 온도 제어 장치에 포함된 표시부에 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어부에 대한 정보를 표시하는 단계; 및 상기 제어부를 통해, 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어부에 대한 정보를 임의의 통신 연결된 서버에 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 온도 제어 장치는, 정전 척(Electrostatic Chuck)과 연동하는 온도 제어 장치에 있어서, 상기 온도 제어 장치는, 상기 정전 척의 내부 또는 외부에 형성하며, 전원을 공급하는 전원부; 상기 정전 척 내측 상부에 형성하며, 상기 전원부로부터 공급되는 전원을 근거로 동작하며, 역기전력을 상기 전원부에 제공하는 펠티어부; 상기 정전 척의 내부 또는 외부에 형성하며, 상기 역기전력을 측정하는 측정부; 및 상기 정전 척의 내부 또는 외부에 형성하며, 상기 측정된 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하고, 상기 산출된 온도차 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 펠티어부는, 다각형 모양의 복수의 펠티어 소자 또는 복수의 열전 소자를 방사형으로 배열할 수 있다.
본 명세서의 실시예에 따른 온도 제어 장치 및 그 방법은, 전원부로부터 펠티어부에 공급된 전원에 대한 역기전력을 측정하고, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도를 산출하고, 상기 산출된 온도 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 및/또는 상기 펠티어부와 연동된 온도를 제어하고자 하는 대상의 온도를 산출함으로써, 별도의 온도 센서를 구비하지 않아도 펠티어부의 온도 및/또는 대상의 온도를 산출할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예에 따른 온도 제어 장치 및 그 방법은, 상기 산출된 펠티어부 및/또는 대상의 온도를 근거로 상기 전원부로부터 상기 펠티어부로 공급되는 전원을 제어하여 상기 펠티어부의 온도를 조절(또는, 제어)함으로써, 펠티어부의 온도를 일정하게 유지하여 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 온도 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 실시예에 따른 산출된 온도를 표시하는 화면을 나타낸 도이다.
도 3은 본 명세서의 실시예에 따른 온도 제어 장치가 적용된 반도체 제조 설비의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 명세서의 실시예에 따른 펠티어 소자가 형성된 정전 척의 평면도이다.
도 5는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 온도 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 명세서의 제2 실시예에 따른 온도 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 명세서의 실시예에 따른 온도 제어 장치(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 온도 제어 장치(10)는, 전원부(11), 펠티어부(12), 측정부(13) 및, 제어부(14)로 구성된다. 도 1에 도시된 온도 제어 장치(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 온도 제어 장치(10)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 온도 제어 장치(10)가 구현될 수도 있다.
상기 전원부(11)는, 상기 제어부(14)의 제어에 의해, 임의의 전원(예를 들어, 직류 정전압 또는 직류 정전류)을 생성(또는, 발생)한다. 여기서, 상기 전원부(11)는, SMPS(Switching Mode Power Supply) 및, SSR(Solid State Relay) 등일 수 있다.
또한, 상기 전원부(11)는, 상기 제어부(14)의 제어에 의해, 상기 생성된 전원을 상기 펠티어부(12)에 공급(또는, 제공)한다.
또한, 상기 전원부(11)는, 기본적으로 하나의 전원부(11)가 하나의 펠티어부(12)에 연결된다. 다만, 설계자의 설계에 따라, 상기 하나의 전원부(11)가 복수의 펠티어부(12)에 연결될 수도 있다.
상기 펠티어부(12)는, 임의의 펠티어 소자(또는, 열전 소자(Thermoelectric Element)) 및, 복수의 상기 펠티어 소자(또는, 열전 소자)로 형성되는 펠티어 모듈(Peltier module)(또는, 열전 소자 모듈) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 펠티어부(12)는, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원을 근거로 동작한다.
또한, 상기 펠티어부(12)는, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원 중 일부를 상기 전원부(11)로 되돌린다.
즉, 상기 펠티어부(12)는, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원 중 일부에 해당하는 역기전력(counter electromotive force)을 상기 전원부(11)에 제공한다.
상기 측정부(13)는, 전압 측정부(voltage sensor) 또는 전류 측정부(current sensor)를 포함한다.
또한, 상기 측정부(13)는, 상기 펠티어부(12)에서 상기 전원부(11)로 제공되는 상기 역기전력을 측정한다. 여기서, 상기 측정부(13)가 상기 전압 측정부인 경우, 상기 전압 측정부는 상기 펠티어부(12)에 병렬로 연결되어 상기 역기전력을 측정한다. 또한, 상기 측정부(13)가 상기 전류 측정부인 경우, 상기 전류 측정부는 상기 펠티어부(12)에 직렬로 연결되어 상기 역기전력을 측정한다.
또한, 상기 측정부(13)는, 상기 측정된 역기전력을 상기 제어부(14)에 전달(또는, 제공)한다.
상기 제어부(14)는, 상기 온도 제어 장치(10)의 전반적인 제어 기능을 수행한다.
또한, 상기 제어부(14)는, 제벡 효과(Seebeck Effect)에 따른 상기 측정부(13)로부터 측정된 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)에 대한 온도차(또는, 온도 변화)를 산출한다. 이때, 상기 제어부(14)는, 역기전력과 온도차 간의 미리 설정된 함수를 통해, 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)에 대한 온도차를 산출할 수 있다.
즉, 상기 제어부(14)는, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)가 위치한 쿨 사이드와 핫 사이드 간의 온도차를 산출한다. 여기서, 상기 쿨 사이드는 상기 펠티어부(12)의 일면에 인접한(또는, 접촉한) 임의의 대상(또는, 대상물)이 위치한 부분이고 상기 핫 사이드는 상기 펠티어부(12)의 타면에 인접한 냉매(미도시)가 위치한 부분일 수 있다. 또한, 상기 쿨 사이드는 상기 펠티어부(12)의 일면에 인접한 상기 냉매가 위치한 부분이고 상기 핫 사이드는 상기 펠티어부(12)의 타면에 인접한(또는, 접촉한) 상기 대상(또는, 대상물)이 위치한 부분일 수 있다.
또한, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도차 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부(12)의 온도 및/또는 상기 펠티어부(12)에 인접한(또는, 접촉한) 상기 대상(또는, 대상물)의 온도를 산출한다.
즉, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도차와 상기 미리 설정된 냉매의 온도를 가산하여, 상기 펠티어부(12)의 온도(및/또는 상기 대상의 온도)를 산출한다.
또한, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도를 근거로 상기 전원부(11)에서 상기 펠티어부(12)로 공급되는 전원을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(14)는, 표시부(미도시)를 통해, 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어부(12)에 대한 정보 등을 표시한다.
즉, 상기 표시부는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(14)의 제어에 의해, 상기 산출된 온도가 미리 설정된 정상 온도 범위 내에 포함되는 경우에는, 녹색(상기 도 2에서는 속이 빈 다각형으로 표시)(210)으로 표시하고, 상기 산출된 온도가 상기 미리 설정된 정상 온도 범위 내에 포함되지 않는 경우에는, 노란색 또는 적색(상기 도 2에서는 빗금으로 표시)(220)으로 표시한다.
또한, 상기 표시부는, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display : LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display : TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode : OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부(14)는, 통신부(미도시)를 통해, 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어부(12)에 대한 정보 등을 임의의 통신 연결된 서버(미도시)에 전송한다
도 3은 본 명세서의 실시예에 따른 온도 제어 장치(10)가 적용된 반도체 제조 설비의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 반도체 제조 설비(20)는, 챔버(21), 정전 척(ESC)(22), 웨이퍼(23) 및, 온도 제어 장치(10)로 구성된다. 도 3에 도시된 반도체 제조 설비(20)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 1에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 반도체 제조 설비(20)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 반도체 제조 설비(20)가 구현될 수도 있다.
상기 챔버(21)는, 통상의 이온 주입 공정 또는 식각 공정을 수행하는 공정 챔버(process chamber)일 수 있다.
또한, 상기 챔버(21) 내부에는, 상기 정전 척(22)이 위치한다.
상기 정전 척(Electrostatic Chuck : ESC)(22)은, 상기 정전 척(22) 상부에 위치하는 상기 웨이퍼(23) 또는 액정판(또는, LCD의 유리 기판 등)(미도시)을 수평으로 고정한다.
또한, 상기 정전 척(22)은, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 웨이퍼(23) 또는 상기 액정판이 위치하는 근접 영역에 형성하는 상기 온도 제어 장치(10)에 포함된 펠티어부(12)를 포함한다.
상기 웨이퍼(23)(또는, 상기 액정판)는, 상기 정전 척(22)의 상부에 고정된다.
또한, 상기 웨이퍼(23)는, 상기 챔버(21) 내부에 공급되는 이온에 의해 식각된다.
상기 온도 제어 장치(10)는, 및 도 3에 도시한 바와 같이, 전원부(11), 펠티어부(12), 측정부(13) 및, 제어부(14)로 구성된다. 도 3에 도시된 온도 제어 장치(10)의 구성 요소 모두가 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도 3에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 온도 제어 장치(10)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성 요소에 의해서도 온도 제어 장치(10)가 구현될 수도 있다.
상기 전원부(11)는, 상기 제어부(14)의 제어에 의해, 임의의 전원(예를 들어, 직류 정전압 또는 직류 정전류)을 생성(또는, 발생)한다. 여기서, 상기 전원부(11)는, SMPS 및, SSR 등일 수 있다.
또한, 상기 전원부(11)는, 상기 제어부(14)의 제어에 의해, 상기 생성된 전원을 상기 펠티어부(12)에 공급(또는, 제공)한다.
또한, 상기 전원부(11)는, 기본적으로 하나의 전원부(11)가 하나의 펠티어부(12)에 연결된다. 다만, 설계자의 설계에 따라, 상기 하나의 전원부(11)가 복수의 펠티어부(12)에 연결될 수도 있다.
상기 펠티어부(12)는, 임의의 펠티어 소자(또는, 열전 소자) 및, 복수의 상기 펠티어 소자(또는, 열전 소자)로 형성되는 펠티어 모듈(또는, 열전 소자 모듈) 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 펠티어부(12)는, 상기 정전 척(22) 내부에 형성한다.
즉, 상기 펠티어부(12)는, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 웨이퍼(23) 또는 상기 액정판이 고정되는 상기 정전 척(22)의 내측 상부에 형성한다. 여기서, 상기 펠티어부(12)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 정전 척(22)의 내측 상부에 복수로 형성한다. 이때, 상기 펠티어부(12)는, 상기 도 4에 도시한 바와 같이, 동심원 모양(또는, 다각형 모양/블록/형상)의 복수의 펠티어부(12)를 방사형으로 배열(또는, 형성)한다.
또한, 상기 펠티어부(12)는, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원을 근거로 동작한다.
즉, 상기 펠티어부(12)는, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원을 근거로 상기 정전 척(22) 상부에 위치하는 상기 웨이퍼(23)를 수평으로 고정하거나 또는, 상기 정전 척(22) 상부에 위치하는 상기 액정판을 수평으로 유지한다.
또한, 상기 펠티어부(12)는, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원 중 일부를 상기 전원부(11)로 되돌린다.
즉, 상기 펠티어부(12)는, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원 중 일부에 해당하는 역기전력을 상기 전원부(11)에 제공한다.
상기 측정부(13)는, 전압 측정부 또는 전류 측정부를 포함한다.
또한, 상기 측정부(13)는, 상기 펠티어부(12)에서 상기 전원부(11)로 제공되는 상기 역기전력을 측정한다. 여기서, 상기 측정부(13)가 상기 전압 측정부인 경우, 상기 전압 측정부는 상기 펠티어부(12)에 병렬로 연결되어 상기 역기전력을 측정한다. 또한, 상기 측정부(13)가 상기 전류 측정부인 경우, 상기 전류 측정부는 상기 펠티어부(12)에 직렬로 연결되어 상기 역기전력을 측정한다.
또한, 상기 측정부(13)는, 상기 측정된 역기전력을 상기 제어부(14)에 전달(또는, 제공)한다.
상기 제어부(14)는, 상기 온도 제어 장치(10)의 전반적인 제어 기능을 수행한다.
또한, 상기 제어부(14)는, 상기 측정부(13)로부터 측정된 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)에 대한 온도차(또는, 온도 변화)를 산출한다. 이때, 상기 제어부(14)는, 역기전력과 온도차 간의 미리 설정된 함수를 통해, 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)에 대한 온도차를 산출할 수 있다.
즉, 상기 제어부(14)는, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)가 위치한 쿨 사이드와 핫 사이드 간의 온도차를 산출한다. 여기서, 상기 쿨 사이드는 상기 펠티어부(12)의 일면에 인접한(또는, 접촉한) 임의의 대상(또는, 대상물)이 위치한 부분이고 상기 핫 사이드는 상기 펠티어부(12)의 타면에 인접한 냉매(미도시)가 위치한 부분일 수 있다. 또한, 상기 쿨 사이드는 상기 펠티어부(12)의 일면에 인접한 상기 냉매가 위치한 부분이고 상기 핫 사이드는 상기 펠티어부(12)의 타면에 인접한(또는, 접촉한) 상기 대상(또는, 대상물)이 위치한 부분일 수 있다.
또한, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도차 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부(12)의 온도 및/또는 상기 펠티어부(12)에 인접한(또는, 접촉한) 상기 대상(또는, 대상물)의 온도를 산출한다.
즉, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도차와 상기 미리 설정된 냉매의 온도를 가산하여, 상기 펠티어부(12)의 온도(및/또는 상기 대상의 온도)를 산출한다.
또한, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도를 근거로 상기 전원부(11)에서 상기 펠티어부(12)로 공급되는 전원을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(14)는, 표시부(미도시)를 통해, 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어부(12)에 대한 정보 등을 표시한다.
또한, 상기 제어부(14)는, 통신부(미도시)를 통해, 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어부(12)에 대한 정보 등을 임의의 통신 연결된 서버(미도시)에 전송한다
또한, 본 명세서의 실시예에서는, 상기 온도 제어 장치(10)에 포함된 상기 펠티어부(12)는 상기 챔버(21) 내에 형성하고, 상기 전원부(11)와 상기 측정부(13)와 상기 제어부(14)는 상기 챔버(21) 외부에 형성하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 전원부(11)와 상기 측정부(13)와 상기 제어부(14)는 상기 본 명세서의 실시예에서와 같이 상기 챔버(21) 외부에 형성할 수도 있고, 상기 챔버(21) 외부에 형성할 수도 있다.
이와 같이, 전원부로부터 펠티어부에 공급된 전원에 대한 역기전력을 측정하고, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도를 산출하고, 상기 산출된 온도 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 및/또는 상기 펠티어부와 연동된 온도를 제어하고자 하는 대상의 온도를 산출할 수 있다.
또한, 이와 같이, 상기 산출된 펠티어부 및/또는 대상의 온도를 근거로 상기 전원부로부터 상기 펠티어부로 공급되는 전원을 제어하여 상기 펠티어부의 온도를 조절(또는, 제어)할 수 있다.
이하에서는, 본 명세서에 따른 온도 제어 방법을 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 온도 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 전원부(11)는, 제어부(14)의 제어에 의해, 전원(예를 들어, 직류 정전압 또는 직류 정전류)을 펠티어부(12)에 공급한다. 여기서, 상기 전원부(11)는, SMPS 및, SSR 등일 수 있다. 또한, 상기 펠티어부(120)는, 임의의 펠티어 소자(또는, 열전 소자) 및, 복수의 상기 펠티어 소자로 형성되는 펠티어 모듈(또는, 열전 소자 모듈) 등을 포함할 수 있다(S510).
이후, 상기 펠티어부(12)는, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원을 근거로 동작하며, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원 중 일부를 상기 전원부(11)로 되돌린다.
즉, 상기 펠티어부(12)는, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원 중 일부에 해당하는 역기전력을 상기 전원부(11)에 제공한다(S520).
이후, 측정부(13)는, 상기 펠티어부(12)에서 상기 전원부(11)로 제공되는 상기 역기전력을 측정한다. 여기서, 상기 측정부(13)는, 전압 측정부 또는 전류 측정부일 수 있다. 또한, 상기 측정부(13)가 상기 전압 측정부인 경우, 상기 측정부(13)는 상기 펠티어부(12)에 병렬로 연결되어 상기 역기전력을 측정한다. 또한, 상기 측정부(13)가 상기 전류 측정부인 경우, 상기 측정부(13)는 상기 펠티어부(12)에 직렬로 연결되어 상기 역기전력을 측정한다(S530).
이후, 상기 제어부(14)는, 상기 측정부(13)로부터 측정된 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)에 대한 온도차(또는, 온도 변화)를 산출한다. 이때, 상기 제어부(14)는, 역기전력과 온도차 간의 미리 설정된 함수를 통해, 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)에 대한 온도차를 산출할 수 있다.
즉, 상기 제어부(14)는, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)가 위치한 쿨 사이드와 핫 사이드 간의 온도차를 산출한다. 여기서, 상기 쿨 사이드는 상기 펠티어부(12)의 일면에 인접한(또는, 접촉한) 임의의 대상(또는, 대상물)이 위치한 부분이고 상기 핫 사이드는 상기 펠티어부(12)의 타면에 인접한 냉매(미도시)가 위치한 부분일 수 있다. 또한, 상기 쿨 사이드는 상기 펠티어부(12)의 일면에 인접한 상기 냉매가 위치한 부분이고 상기 핫 사이드는 상기 펠티어부(12)의 타면에 인접한(또는, 접촉한) 상기 대상(또는, 대상물)이 위치한 부분일 수 있다.
일 예로, 상기 제어부(14)는, 상기 미리 설정된 함수를 통해, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)에 대한 온도차(또는, 상기 펠티어부(12)와 상기 냉매와의 온도차 또는, 상기 대상/대상물과 상기 냉매와의 온도차)(예를 들어, 5℃)를 산출한다(S540).
이후, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도차 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부(12)의 온도 및/또는 상기 펠티어부(12)에 인접한(또는, 접촉한) 상기 대상(또는, 대상물)의 온도를 산출한다.
즉, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도차와 상기 미리 설정된 냉매의 온도를 가산하여, 상기 펠티어부(12)의 온도(및/또는 상기 대상의 온도)를 산출한다.
일 예로, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도차(예를 들어, 5℃)에 상기 미리 설정된 상기 냉매의 온도(예를 들어, 19℃)를 가산하여, 상기 펠티어부(12)의 온도(및/또는 상기 대상의 온도)(예를 들어, 5℃+19℃=24℃)를 산출한다(S550).
이후, 상기 제어부(14)는, 표시부(미도시)를 통해, 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어부(12)에 대한 정보 등을 표시한다.
또한, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어부(12)에 대한 정보 등을 임의의 통신 연결된 서버(미도시)에 전송할 수 있다(S560).
도 6은 본 명세서의 제2 실시예에 따른 온도 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 전원부(11)는, 제어부(14)의 제어에 의해, 전원(예를 들어, 직류 정전압 또는 직류 정전류)을 챔버(21) 내에 위치한 정전 척(ESC)(22)에 포함된 펠티어부(12)에 공급한다. 여기서, 상기 펠티어부(12)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 정전 척(ESC)(22) 내에서 웨이퍼(23) 또는 액정판(또는, LCD의 유리 기판)(미도시)이 위치하는 영역에 형성한다. 또한, 상기 펠티어부(120)는, 임의의 펠티어 소자(또는, 열전 소자) 및, 복수의 상기 펠티어 소자로 형성되는 펠티어 모듈(또는, 열전 소자 모듈) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전원부(11)는, SMPS 및, SSR 등일 수 있다(S610).
이후, 상기 펠티어부(12)는, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원을 근거로 상기 정전 척(ESC)(22) 상부에 위치하는 상기 웨이퍼(23)를 수평으로 고정하거나 또는 상기 액정판을 수평으로 유지한다.
또한, 상기 펠티어부(12)는, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원 중 일부를 상기 전원부(11)로 되돌린다.
즉, 상기 펠티어부(12)는, 상기 전원부(11)로부터 공급되는 상기 전원 중 일부에 해당하는 역기전력을 상기 전원부(11)에 제공한다(S620).
이후, 측정부(13)는, 상기 펠티어부(12)에서 상기 전원부(11)로 제공되는 상기 역기전력을 측정한다. 여기서, 상기 측정부(13)는, 전압 측정부 또는 전류 측정부일 수 있다. 또한, 상기 측정부(13)가 상기 전압 측정부인 경우, 상기 측정부(13)는 상기 펠티어부(12)에 병렬로 연결되어 상기 역기전력을 측정한다. 또한, 상기 측정부(13)가 상기 전류 측정부인 경우, 상기 측정부(13)는 상기 펠티어부(12)에 직렬로 연결되어 상기 역기전력을 측정한다(S630).
이후, 상기 제어부(14)는, 상기 측정부(13)로부터 측정된 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)에 대한 온도차(또는, 온도 변화)를 산출한다. 이때, 상기 제어부(14)는, 역기전력과 온도차 간의 미리 설정된 함수를 통해, 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)에 대한 온도차를 산출할 수 있다.
즉, 상기 제어부(14)는, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)가 위치한 쿨 사이드와 핫 사이드 간의 온도차를 산출한다. 여기서, 상기 쿨 사이드는 상기 펠티어부(12)의 일면에 인접한(또는, 접촉한) 임의의 대상/대상물(또는, 상기 웨이퍼(23))이 위치한 부분이고 상기 핫 사이드는 상기 펠티어부(12)의 타면에 인접한 냉매(미도시)가 위치한 부분일 수 있다. 또한, 상기 쿨 사이드는 상기 펠티어부(12)의 일면에 인접한 상기 냉매가 위치한 부분이고 상기 핫 사이드는 상기 펠티어부(12)의 타면에 인접한(또는, 접촉한) 상기 대상/대상물(또는, 상기 웨이퍼(23))이 위치한 부분일 수 있다.
일 예로, 상기 제어부(14)는, 상기 미리 설정된 함수를 통해, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부(12)에 대한 온도차(또는, 상기 펠티어부(12)와 상기 냉매와의 온도차 또는, 상기 웨이퍼(23)와 상기 냉매와의 온도차)(예를 들어, 5℃)를 산출한다(S640).
이후, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도차 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부(12) 및/또는 상기 펠티어부(12)에 인접한(또는, 접촉한) 상기 대상/대상물(또는, 상기 웨이퍼(23))의 온도를 산출한다.
즉, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도차와 상기 미리 설정된 냉매의 온도를 가산하여, 상기 펠티어부(12)의 온도(및/또는 상기 웨이퍼(23)의 온도)를 산출한다.
일 예로, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도차(예를 들어, 5℃)에 상기 미리 설정된 상기 냉매의 온도(예를 들어, 19℃)를 가산하여, 상기 펠티어부(12)의 온도(및/또는 상기 웨이퍼(23)의 온도)(예를 들어, 5℃+19℃=24℃)를 산출한다(S650).
이후, 상기 제어부(14)는, 표시부(미도시)를 통해, 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어부(12)에 대한 정보 등을 표시한다.
또한, 상기 제어부(14)는, 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어부(12)에 대한 정보 등을 임의의 통신 연결된 서버(미도시)에 전송할 수 있다(S660).
본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 전원부로부터 펠티어부에 공급된 전원에 대한 역기전력을 측정하고, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도를 산출하고, 상기 산출된 온도 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 및/또는 상기 펠티어부와 연동된 온도를 제어하고자 하는 대상의 온도를 산출하여, 별도의 온도 센서를 구비하지 않아도 펠티어부의 온도 및/또는 대상의 온도를 산출할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 산출된 펠티어부 및/또는 대상의 온도를 근거로 상기 전원부로부터 상기 펠티어부로 공급되는 전원을 제어하여 상기 펠티어부의 온도를 조절(또는, 제어)하여, 펠티어부의 온도를 일정하게 유지하여 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.
전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 온도 제어 장치 11: 전원부
12: 펠티어부 13: 측정부
14: 제어부 20: 반도체 제조 설비
21: 챔버 22: 정전 척(ESC)
23: 웨이퍼

Claims (15)

  1. 전원을 공급하는 전원부;
    상기 전원부로부터 공급되는 전원을 근거로 동작하며, 역기전력을 상기 전원부에 제공하는 펠티어부;
    상기 역기전력을 측정하는 측정부; 및
    상기 측정된 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하고, 상기 산출된 온도차 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출하며, 상기 산출된 온도 및 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어 소자에 대한 정보를 표시부에 표시하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 펠티어부는,
    임의의 펠티어 소자, 임의의 열전 소자, 복수의 상기 펠티어 소자로 형성되는 펠티어 모듈 및, 복수의 상기 열전 소자로 형성되는 열전 모듈 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    역기전력과 온도차 간의 미리 설정된 함수를 통해, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부가 위치한 쿨 사이드와 핫 사이드 간의 온도차를 산출하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 온도차와 상기 미리 설정된 냉매의 온도를 가산하여, 상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어 소자에 대한 정보를 임의의 통신 연결된 서버에 전송하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  8. 전원부로부터 공급되는 전원을 근거로 동작하는 펠티어부를 포함하는 온도 제어 장치의 온도 제어 방법에 있어서,
    상기 온도 제어 장치에 포함된 측정부를 통해, 상기 펠티어부에서 상기 전원부로 제공되는 역기전력을 측정하는 단계;
    상기 온도 제어 장치에 포함된 제어부를 통해, 상기 측정된 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하는 단계;
    상기 제어부를 통해, 상기 산출된 온도차 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출하는 단계;
    상기 제어부를 통해, 상기 온도 제어 장치에 포함된 표시부에 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어부에 대한 정보를 표시하는 단계; 및
    상기 제어부를 통해, 상기 산출된 온도 및, 상기 산출된 온도에 대응하는 상기 펠티어부에 대한 정보를 임의의 통신 연결된 서버에 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 펠티어부는,
    임의의 펠티어 소자, 임의의 열전 소자, 복수의 상기 펠티어 소자로 형성되는 펠티어 모듈 및, 복수의 상기 열전 소자로 형성되는 열전 모듈 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하는 단계는,
    역기전력과 온도차 간의 미리 설정된 함수를 통해, 상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하는 단계는,
    상기 측정된 역기전력을 근거로 상기 펠티어부가 위치한 쿨 사이드와 핫 사이드 간의 온도차를 산출하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출하는 단계는,
    상기 산출된 온도차와 상기 미리 설정된 냉매의 온도를 가산하여, 상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  13. 삭제
  14. 정전 척(Electrostatic Chuck)과 연동하는 온도 제어 장치에 있어서,
    상기 온도 제어 장치는,
    상기 정전 척의 내부 또는 외부에 형성하며, 전원을 공급하는 전원부;
    상기 정전 척 내측 상부에 형성하며, 상기 전원부로부터 공급되는 전원을 근거로 동작하며, 역기전력을 상기 전원부에 제공하는 펠티어부;
    상기 정전 척의 내부 또는 외부에 형성하며, 상기 역기전력을 측정하는 측정부; 및
    상기 정전 척의 내부 또는 외부에 형성하며, 상기 측정된 상기 역기전력을 근거로 상기 펠티어부에 대한 온도차를 산출하고, 상기 산출된 온도차 및 미리 설정된 냉매의 온도를 근거로 상기 펠티어부 또는 상기 펠티어부에 인접한 대상물의 온도를 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 펠티어부는,
    다각형 모양의 복수의 펠티어 소자 또는 복수의 열전 소자를 방사형으로 배열하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
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