KR101426009B1 - 온도 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉매가 흐르는 유로에 방열부재를 갖춘 온도 제어 시스템에 관한 것으로, 그 주된 목적은, 냉각 효율을 극대화할 수 있도록 유로 내부에서 냉매가 접촉하는 방열부재의 면적을 최대한 키움으로서, 상대적으로 유로의 단면적이 좁아지더라도 부하는 최소화함에 따라 온도 제어 시스템의 전력소모량을 절감함과 동시에 부품의 수명은 연장하는 것이다.
이러한 목적으로 이루어진 본 발명은,
상, 하 방향으로 결합할 수 있도록 형성되며, 냉매가 순환할 수 있도록 유로가 형성된 제 1, 2본체로 이루어진 온도제어 시스템에 관한 것으로,
사기 온도제어 시스템은,
상기 유로에 다수 구비된 방열부재를 포함한다.
이에 따라, 유로를 흐르는 기체 냉매가 빠른 속도로 순환할 수 있도록 함으로서, 냉각효율을 극대화하였으며, 온도제어 시스템의 냉각 효율을 극대화할 수 있도록 유로 내부에서 냉매가 접촉하는 방열부재의 면적을 최대한 키움으로서, 상대적으로 유로의 단면적이 좁아지더라도 부하는 최소화하되, 온도 제어 시스템의 전력소모량을 절감함과 동시에 부품의 수명은 연장하는 이점이 있다.

Description

온도 제어 장치{A TEMPERATURE CONTROL APPARATUS}

본 발명은 온도 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도제어용 냉매가 흐르는 유로(流路)에 다수의 방열부재를 구비하고, 기체로 이루어진 냉매를 상기 유로를 통과시킴으로서, 온도제어 효율을 극대화하는 냉매가 흐르는 유로에 방열부재를 갖춘 온도 제어 장치에 관한 것이다.
본 명세서에서는 온도 제어 시스템과 온도 제어 장치를 혼용하여 사용하고 있으나 양자는 같은 의미로 사용되었으며, 청구항에 사용된 온도 제어 장치는 청구항을 통해 청구하고자 하는 권리의 카테고리가 방법이 아닌 장치에 관한 것임을 명확하게 하기 위한 것이다.

일반적으로, 반도체 및 LCD, LED제조용 장비에서 적정 온도를 유지하도록 하는 정전척, 히터, 챔버 월 등에 사용되는 온도제어 시스템(10)에 대해서는 여러가지가 알려져 오고 있다.

예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같은 온도제어 시스템(10)이 그 대표적인 것으로, 그 내용은 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 종래의 온도제어 시스템(10)은 상, 하로 분리할 수 있도록 원반형으로 형성된 제 1본체(11)와 제 2본체(13)로 이루어진다.

제 1본체(11)는 평면에서 바라본 바와 같이, 온도제어용 냉매(미도시)가 순환할 수 있도록 유로(12)가 형성되는데, 이 유로(12)는 하측에 도시한 바와 같이, 하부가 개구되는 구조로서, 제 2본체(13)가 결합되면 단면상 사각형상으로 형성되는 것이다.(도시한 바와 같이, 상기 제 1, 2본체(11)(13)는 원반형으로 형성된 것에 대해서만 설명하였으나, 챔버월이나 기타 LCD 장치들은 사각형 및 기타 다각형상들로 이루어져 있으므로, 그 외형을 한정하지는 않는다)

이와 같이 형성된 유로(12)를 통해 액체로 이루어진 냉매가 순환하며 냉각이 이루어지는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 온도제어 시스템(10)은, 유로(12)를 흐르는 액체 냉매의 경우, 특유의 점성에 의해 유속(流速)이 느리기 때문에 냉각 효율이 떨어지는 문제가 있었다.

또한, 상기한 액체냉매가 원활하게 순환하기 위해서는 필연적으로 넓은 면적의 유로가 형성되어야 함에 따라 냉각효율이 저하되는 문제가 있었다.

또한, 액체냉매의 접촉면적을 증대시킬 수 있도록 유로를 적은 면적으로 형성할 경우, 온도 제어 시스템의 전력소모량이 증가하고, 그에 따라, 부품수명이 단축되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 유로를 흐르는 냉매가 빠른 속도로 순환할 수 있도록 함으로서, 냉각효율을 극대화하도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 냉각 효율을 극대화할 수 있도록 유로 내부에서 냉매가 접촉하는 방열부재의 면적을 최대한 키움으로서, 상대적으로 유로의 단면적이 좁아지더라도 부하는 최소화함으로서, 온도 제어 시스템의 전력소모량을 절감함과 동시에 부품의 수명은 연장하는데 있다.

이러한 목적으로 이루어진 본 발명은,

상, 하 방향으로 결합할 수 있도록 형성되며, 냉매가 순환할 수 있도록 유로가 형성된 제 1, 2본체로 이루어진 온도제어 시스템에 관한 것으로,

사기 온도제어 시스템은,

상기 유로에 다수 구비된 방열부재를 포함한다.

또한, 상기 방열부재는,

그 단면이 원형봉 형태로 이루어지며, 상기 제 1본체에 구비된 유로의 하향 수직방향으로 다수 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열부재는,

그 단면이 적어도 삼각형 이상의 다각형 봉 형태로 이루어지며, 상기 제 1본체에 구비된 유로의 하향 수직방향으로 다수 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열부재는,

그 단면이 타원형봉 형태로 이루어지며, 상기 제 1본체에 구비된 유로의 하향 수직방향으로 다수 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열부재는,

상기 제 1본체에 구비된 유로의 길이방향으로 적어도 1열 이상 일정간격을 구비하고 연속적 나란히 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열부재가 구비된 유로는 상, 하 방향으로 적어도 2개층 이상의 복층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유로를 통과하는 유체는 기체인 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 유로를 흐르는 기체 냉매가 빠른 속도로 순환할 수 있도록 함으로서, 냉각효율을 극대화하는 효과가 있다.

또한, 냉각 효율을 극대화할 수 있도록 유로 내부에서 냉매가 접촉하는 방열부재의 면적을 최대한 키움으로서, 상대적으로 유로의 단면적이 좁아지더라도 부하는 최소화하되, 온도 제어 시스템의 전력소모량을 절감함과 동시에 부품의 수명은 연장하는 효과가 있다.

도 1은 종래 온도 제어 시스템을 보인 도면이고,
도 2a는 본 발명 따른 방열부재를 갖춘 유로가 형성된 온도제어 시스템을 보인 도면이고,
도 2b는 도 2a의 “A”선을 확대하여 보인 도면이고,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 방열부재의 다양한 실시예를 보인 도면들이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 온도제어 시스템(10)은 상, 하 방향으로 결합할 수 있도록 구비되는 제 1, 2본체(11)(13)와, 상기 제 1본체(11)의 단면상 하측이 개구되데, 하측에서 결합하는 제 2본체(13)에 의해 단면상 사각형으로 형성되는 유로(12)에 구비된 방열부재(100)를 포함한다.(이하, 제 1, 2본체(11)(13)로 이루어진 온도 제어 시스템(10)은 종래와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다)
유로(12)는, 도 2a에 도시된 바와 같이 제 1, 2본체(11)(13) 내부의 전반에 걸쳐 배치되며 다수회 절곡 형성된다.

이 방열부재(100)는, 유로(12)의 길이방향으로 다수 구비되어, 이 유로(12)를 흐르는 기체냉매의 방열이 용이하도록 한다.

이와 같은 방열부재(100)가 형성된 온도제어 시스템(10)은, 어떤 부품으로부터 발생하는 골고루 열을 받아 공기중으로 빠르게 분산시킬 수 있도록 열전도율이 뛰어난 은(銀) 또는 구리 또는 알루미늄중 어느 하나의 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

도 2a 참조하면, 본 발명에 따른 방열부재(100)는 그 단면이 원형봉 형상으로 이루어지며, 상기한 유로(12)의 상측에 일단이 일체로 형성되고 하측을 향해서 현수(懸垂)는 방식으로 이루어진다.

도시한 바를 참조 하면, 발열부재(100)의 단부는 도시한 방향을 기준하여 바닥면(12a)과 소정거리 이격되도록 형성하였으나, 설치되는 위치에 따라 바닥면(12a)과 밀착되도록 하여도 본 발명 소기의 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.

이와 같은, 방열부재(100)는 도 2b에 도시한 바와 같이, 유로(12a)의 평면상에서 바라볼 때, 다수 형성되어 있지만, 이 방열부재(100) 사이의 공간은 후술하는 기체 냉매의 흐름에 지장을 초래하지 않도록 적정거리를 유지하는 것이 바람직하다. 특히, 방열부재(100)는, 도 2b에 도시된 바와 같이 유로(12)를 유동하는 냉매의 진행방향으로 볼 때 지그재그로 배치된다.

도 3과 도 4의 가) 내지 다)에 도시한 것은, 본 발명에 따른 방열부재(100)의 다양한 실시예를 보인 것으로, 상기한 방열부재(100)는 원형봉 형상 이외에, 타원형 봉 형태 또는 삼각형 이상의 다각형 봉 형태 또는 격자형 봉 형태로 형성하여도 상술한 본 발명 소기의 목적을 달성할 수 있음은 물론이다.

도 5의 가)에 도시한 것은, 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 보인 것으로, 상기한 실시예와 같이, 현수된 봉(棒) 형태가 아닌, 상기한 제 1본체(11)에 구비된 유로(12)의 길이방향으로 적어도 1열 이상 일정간격 이격된 플랜지(Flange) 형상으로 나란히 구비된다.

한편, 나)에 도시한 것은, 상기한 바와 같이, 길이방향으로 연속적으로 나란히 구비된 플랜지 형태의 방열부재(100)를 복층식으로 형성한 실시예를 보인 것이다.

이와 같은, 다양한 형태의 방열부재(100)를 형성하는 이유로는, 후술하는 기체냉매를 사용함으로서, 방열이 필요한 각각의 설비부품에 냉각효율을 향상시키고 고밀도 집적화가 가능할 수 있도록 최대한 넓은 접촉면적을 확보할 수 있도록 하기 위한 것이다.

한편, 상기한 유로(12)를 통과하는 유체는 기본적으로 프레온 가스(Freon Gas)로 이루어진 기체냉매이지만, 이외에도 당업계의 제조기술로서, 할론 카본과 탄화수소와 유기화합물, 무기화합물 등 네가지 종류의 화합물 중 한가지 또는 할론 카본, 탄화수소(Hydrocarbon), 공기(Air), 이산화탄소(CO₂) 또는 아황산가스(SO₂)중 어느 하나를 본 발명에 따른 온도제어 시스템(10)에 선택적으로 사용할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 방열부재(100)를 갖춘 온도 제어 시스템(10)에 의하면, 유로(12)를 흐르는 냉매가 기체 냉매이므로, 상기 유로(12)를 빠른 속도로 순환할 수 있도록 함으로서, 냉각효율을 극대화하였으며, 기체 냉매가 접촉하는 방열부재의 면적을 최대한 넓게함으로서, 상대적으로 유로의 단면적이 좁아지더라도 부하는 최소화하되, 온도 제어 시스템의 전력소모량을 절감함과 동시에 부품의 수명은 연장하였다.

본 발명은 상술한 특정 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자 라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변형실시는 본 발명의 청구범위 기재 범위 내에 있게 된다.

10 : 온도 제어 시스템 11, 13 : 제 1, 2본체
12: 유로 100 : 방열부재

Claims (7)

1. 웨이퍼의 공정 수행을 위해 웨이퍼를 지지하고 일정 온도로 유지시키는 온도 제어 장치에 있어서,
   일측에 웨이퍼를 지지하는 본체;
   상기 본체 내부의 전반에 걸쳐 배치되며 다수회 절곡 형성되는 유로; 및
   상기 유로에 다수로 구비되는 방열부재를 포함하며,
   상기 방열부재는 상기 본체와 상기 유로를 유동하는 냉매 사이의 열교환 효율을 향상시키는 온도 제어 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 방열부재는,
   단면이 원형봉 형태이며, 상기 유로를 유동하는 냉매의 진행방향으로 볼 때 지그재그로 배치되는 온도 제어 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 방열부재는,
   단면이 적어도 삼각형 이상의 다각형인 봉 형태로 이루어지는 온도 제어 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 방열부재는,
   단면이 타원형봉 형태로 이루어지는 온도 제어 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 방열부재는,
   상기 유로를 유동하는 냉매의 진행방향과 나란하게 다수의 열이 이격 구비되어 형성되는 온도 제어 장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 방열부재가 구비된 유로는, 상, 하 방향으로 적어도 2개층 이상의 복층으로 이루어지는 온도 제어 장치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 방열부재가 구비된 유로를 통과하는 냉매는 기체인 온도 제어 장치.

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