KR101630693B1 - 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치 - Google Patents

냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치 Download PDF

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Abstract

냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치에 관하여 개시한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 열매체의 순환 경로를 제공하며, 제1, 2연결포트를 통해 반도체 제조 설비에 열매체를 공급하고 회수하는 열매체순환라인과, 상기 열매체순환라인을 통해 상기 설비로부터 회수된 열매체를 저장하는 리저브탱크와, 상기 열매체순환라인을 통해 상기 설비로 열매체가 공급되는 구간에 설치되어, 상기 리저브탱크에 저장된 열매체를 상기 설비로 공급하는 순환펌프와, 상기 순환펌프에 의해 상기 설비로 공급되는 열매체를 냉각시키는 열전소자블록과, 상기 열전소자블록의 냉각을 위해 상기 열전소자블록을 경유하도록 냉각수(Process Cooling Water)를 순환시키는 냉각수순환라인과, 상기 순환펌프를 포함하여 케이스 내부에서 발열되는 발열부의 냉각을 위해 상기 열전소자블록을 통과한 냉각수를 상기 발열부로 공급하는 냉각수공급라인을 포함하는 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치를 제공한다.

Description

냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치{TEMPERATURE CONTROL SYSTEM OF SEMICONDUCTOR MANUFACTURE EQUIPMENT USING PRECESS COOLING WATER CIRCULATION}
본 발명의 실시예들은 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치에 관한 것이다.
반도체 소자 기술이 점차 고도화되면서 반도체 제조 설비에 적용되는 장비의 제어정밀도 역시 중요해지고 있다.
특히, 반도체 제조 설비의 온도를 제어하는 장치를 칠러(chiller)라 한다. 이러한 칠러는 냉매의 온도를 제어하도록 다양한 히터와 냉각 수단을 포함하는데 최근에는 열전소자를 이용하는 방식이 소개되고 있다.
상기 열전소자는 열에너지를 전기에너지로 변환하거나 전기에너지를 열에너지로 직접 변환할 수 있어, 비교적 간단한 구성으로도 냉각 효과가 우수한 소자를 말하며, 펠티에(Peltier) 소자가 이에 해당될 수 있다.
도 1은 열전소자를 이용한 반도체 제조설비의 온도조절장치의 구성을 간략히 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 이에 도시된 반도체 제조 설비의 온도조절장치(1)는 제어부(20)와, 극성전환부(50)와, 열전소자블록(50)과, 냉매탱크(60)로 구성되어 있다.
상기 제어부(20)는 전압공급 여부 및 극성전환 여부에 대한 제어신호를 인가하도록 구성되어 있다.
그리고 상기 극성전환부(40)는 상기 제어부(20)의 제어신호에 따라 공급되는 전류를 변환 및 필터링 하고, 극성을 정 또는 역으로 전환시켜 열전소자블록(50)으로 전류를 공급하도록 구성되어 있다.
그리고 상기 열전소자블록(50)은 상기 극성전환부(30)를 통해 공급되는 전류를 공급받아 열전소자(51)를 이용하여 냉매유로를 지나는 냉매(또는 이를 '열매체'라 함)를 냉각 또는 가열시키도록 이루어져 있다.
그리고 상기 냉매탱크(60)는 상기 열전소자블록(50)에 의해 냉각 또는 가열된 냉매를 저장하며, 저장된 냉매는 펌프(65)를 통해 반도체 제조 설비의 부하(10)로 공급되도록 구성되어 있다.
한편, 상기 제어부(20)는 설비의 부하(10)의 온도와 미리 설정된 설정온도를 비교하여, 상기 부하(10)에 대한 냉각 또는 가열 여부를 판단하고, 전압의 공급 여부 및 전압의 정/역 여부에 대한 제어신호를 극성전환부(30)로 인가하도록 이루어져 있다.
그리고 상기 극성전환부(30)는 상기 제어부(20)에서 인가된 제어신호에 따라, 상기 열전소자(51)에 제공할 전력을 생성하여 제공한다.
구체적인 예로서, 내부적으로 구동에 필요한 DC 전압을 생성하여 제공하는 DC 전원부(31), 상기 DC 전원부(31)의 전원을 상기 제어부(20)의 제어에 따라 소정의 크기와 극성으로 생성하는 전압 제어부(33)와, 상기 전압 제어부(33)가 제공하는 크기와 극성의 전압을 열전소자블록(50)에 제공하는 전압 인가부(35)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부(20)는 비례(P: Proportional), 적분(I: Integral) 및 미분(D: Differential) 연산을 통해 제어량을 계산하여 극성 정보와 제어량 정보를 전압 제어부(33)를 통해서 전압 인가부(35)에 전달한다. 이에 따라, 상기 전압 인가부(35)는 열전소자블록(50)에 제공할 출력을 조절할 수 있다.
그런데, 이와 같은 대부분의 반도체 제조 설비의 경우, 다수의 구성이 박스 형태의 케이스(미도시)에 내장되는데, 펌프(65) 등을 포함하여 동작 시 열이 발생되는 유닛에 의해 케이스 내부에서 발생된 열기가 외부로 배출되기에 어려움이 있다.
이와 같은 열기 배출을 극복하기 위한 방안으로서 현재로는 케이스의 외부 커버에 직접 환기 구멍을 형성하고, 케이스 내부에서 발생된 열기를 배기시키기 위한 공간을 확보하는 방안이 이용되고 있을 뿐이다.
하지만, 이와 같은 종래의 구조에 따르면, 환기 구멍을 형성하는 작업에 어려움이 따르며, 설치 가능한 칠러의 개수에 제약이 있고, 환기 불량에 의해 펌프(65) 등이 열적 손상을 입을 우려가 있었다.
관련된 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1345410호(2014.01.10. 공고일)가 있으며, 상기 선행문헌에는 온도조절장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
본 발명은 케이스의 외부 커버에 별도의 환기 구멍을 형성하지 않으면서도 펌프 등으로부터 발생되는 열기를 PCW(Process Cooling Water) 순환을 이용하여 냉각할 수 있는 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 열매체의 순환 경로를 제공하며, 제1, 2연결포트를 통해 반도체 제조 설비에 열매체를 공급하고 회수하는 열매체순환라인; 상기 열매체순환라인을 통해 상기 설비로부터 회수된 열매체를 저장하는 리저브탱크; 상기 열매체순환라인을 통해 상기 설비로 열매체가 공급되는 구간에 설치되어, 상기 리저브탱크에 저장된 열매체를 상기 설비로 공급하는 순환펌프; 상기 순환펌프에 의해 상기 설비로 공급되는 열매체를 냉각시키는 열전소자블록; 상기 열전소자블록의 냉각을 위해 상기 열전소자블록을 경유하도록 냉각수(Process Cooling Water)를 순환시키는 냉각수순환라인; 및 상기 순환펌프를 포함하여 케이스 내부에서 발열되는 발열부의 냉각을 위해 상기 열전소자블록을 통과한 냉각수를 상기 발열부로 공급하는 냉각수공급라인을 포함하는 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치를 제공한다.
이때, 상기 냉각수공급라인의 입측은, 상기 열전소자블록을 통과한 냉각수를 유입 받도록 형성되며, 상기 냉각수공급라인의 출측은, 상기 냉각수공급라인의 입측을 통해 유입된 냉각수를 상기 발열부 쪽으로 공급하여 상기 발열부에서 발생된 열기를 냉각시킨 후 상기 냉각수순환라인을 통해 배출시키도록 형성될 수 있다.
상기 냉각수공급라인에서 분기되어 상기 냉각수순환라인의 출측으로 연결되는 냉각수회수라인을 포함하며, 상기 냉각수회수라인은, 상기 열전소자블록을 통과한 냉각수를 상기 발열부 쪽으로 유동시키지 않고서 상기 냉각수순환라인을 통해 배출시키도록 형성될 수 있다.
상기 열전소자블록을 통과한 냉각수가 상기 냉각수공급라인과 상기 냉각수회수라인으로 유동하는 경로 상에 설치되는 3웨이밸브; 및 상기 3웨이밸브의 동작을 제어하여 상기 발열부를 냉각시키는 냉각제어부를 포함하며, 상기 냉각제어부는 상기 발열부의 발열 상태에 따라 상기 열전소자블록을 통과한 냉각수를 상기 냉각수공급라인과 상기 냉각수회수라인 중 어느 하나의 경로를 개폐하여 상기 발열부의 냉각을 제어할 수 있다.
상기 발열부 주변의 온도 상태를 실시간 또는 설정된 시간주기마다 검출하여 기준온도에 비해 검출온도가 높을 경우 상기 냉각제어부로 발열신호를 전달하는 발열모니터링유닛을 포함하되, 상기 발열모니터링유닛은 상기 발열부의 주변을 통해 정해진 간격을 두고 서로 다른 위치 상에 설치되어, 각각의 설치위치에서의 온도를 검출하는 다수의 온도센서와, 상기 다수의 온도센서로부터 검출된 서로 다른 위치 상의 검출온도를 상기 냉각제어부로 전달하는 신호전달유닛을 포함할 수 있다.
상기 열매체순환라인에 설치되어 상기 설비로부터 회수되는 열매체의 온도 및 상기 설비로 공급되는 열매체의 온도를 각각 검출하는 다수의 온도센서가 구비될 수 있다.
상기 열매체순환라인에 설치되되, 상기 설비로부터 회수되는 열매체가 상기 리저브탱크 쪽으로 유동하는 경로 상에 설치되는 유량계; 및 상기 열매체순환라인에 설치되되, 상기 순환펌프 및 상기 열전소자블록을 거쳐 열매체가 상기 설비로 공급되는 경로 상에 설치되는 압력계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 케이스의 외부 커버에 별도의 환기 구멍을 형성하지 않으면서도 펌프 등으로부터 발생되는 열기를 PCW(Process Cooling Water) 순환을 통해 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
또한, 기존 대비 냉각 효율이 향상되어 설치 가능한 칠러의 개수를 증가시킬 수 있다.
또한, 환기 불량에 의한 펌프 등의 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
또한, 칠러 내부에 열 배기를 위한 공간을 구성하지 않아도 되어, 기존 대비 집적화된 초소형 칠러의 제작이 가능해지는 장점이 있다.
도 1은 열전소자를 이용한 반도체 제조설비의 온도조절장치시스템을 간략히 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치를 간략히 도시한 개념도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치의 작동 상태를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치를 간략히 도시한 개념도.
도 5와 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치의 작동 상태를 설명하기 위해 도시한 도면들.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
그리고 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치의 실시예들에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
제1실시예
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치를 간략히 도시한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치(100)는 열매체순환라인(101), 리저브탱크(110), 순환펌프(120), 열전소자블록(130), 냉각수순환라인(201), 그리고 냉각수공급라인(211)을 포함한다.
반도체 제조 설비(이하, '설비'라 함)의 온도조절장치(100)는 설비(10)에서 회수되는 열매체(Coolant)를 냉온 제어 및 순환시켜 상기 설비(10)로 다시 공급하는 장치를 말한다.
상기 열매체순환라인(101)은 열매체의 순환 경로를 제공하며, 제1, 2연결포트(11, 13)를 통해 반도체 제조 설비(10)에 열매체를 공급하고 회수하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 리저브탱크(110)는 상기 열매체순환라인(101)을 통해 상기 설비(10)로부터 회수된 열매체를 저장할 수 있다.
그리고 상기 순환펌프(120)는 상기 열매체순환라인(101)을 통해 상기 설비(10)로 열매체가 공급되는 구간에 설치되는 것이 바람직하며, 상기 리저브탱크(110)에 저장된 열매체를 상기 설비(10)로 공급하는 역할을 담당할 수 있다. 그런데 이러한 순환펌프(120)는 가동 중에 케이스 내부에서 열을 발생시킨다.
한편, 상기 열전소자블록(130)은 상기 순환펌프(120)에 의해 상기 설비(10)에 공급되는 열매체를 냉각시키도록 구성될 수 있다.
그리고 냉각수순환라인(201)은 상기 열전소자블록(130)의 냉각을 위해 상기 열전소자블록(130)을 경유하도록 냉각수(Process Cooling Water, 이하 'PCW'라 함)를 순환시킬 수 있게 이루어질 수 있다.
그리고 한편, 상기 냉각수공급라인(211)은 전술한 바와 같이 케이스 내부에서 동작 중 열이 발생되는 유닛(또는 모듈)(이하, 이를 '발열부'라 함)를 냉각시키는 역할을 하는데, 상기 발열부에는 순환펌프(120)를 비롯하여 다양한 전기적인 구성요소가 더 포함될 수 있다.
상기 냉각수공급라인(211)은 상기 열전소자블록(120)을 통과한 PCW를 이용하여 순환펌프(120)를 포함한 발열부로부터 발생된 열기를 냉각시켜주는 기능을 제공한다.
구체적인 예로서, 상기 냉각수공급라인(211)의 입(入)측은, 상기 열전소자블록(130)을 통과한 냉각수를 유입 받도록 형성될 수 있는데, 열전소자블록(130)의 후단에 배관 형태로 연결될 수 있다. 그리고 상기 냉각수공급라인(211)의 출(出)측은, 상기 냉각수공급라인(211)의 입측을 통해 유입된 냉각수를 순환펌프(120)를 포함하는 발열부 쪽으로 공급하여, 상기 발열부에서 발생된 열기를 냉각시킨 후 상기 냉각수순환라인을 통해 배출시키도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 열매체순환라인(101)에는 다수의 온도센서(151, 153)이 구비될 수 있다.
이들 중 하나의 온도센서(153)는 상기 열매체순환라인(101)에 설치되되, 상기 설비(10)로부터 회수되는 열매체의 온도를 실시간 또는 설정된 시간주기마다 검출할 수 있다.
또한, 나머지 하나의 온도센서(151)는 상기 열매체순환라인(101)에 설치되되, 상기 열전소자블록(130)을 거쳐 소정의 온도로 제어된 후 상기 설비(10) 쪽으로 공급되는 경로 상에 설치되어, 상기 설비(10)로 공급되는 열매체의 온도가 실시간 또는 설정된 시간주기마다 검출될 수 있다.
그리고, 상기 열매체순환라인(101)에는 순환하는 열매체의 유량을 측정하는 유량계(173)와, 압력을 측정하는 압력계(171)가 더 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 유량계(173)는 상기 열매체순환라인(101)에 설치되되, 상기 설비(10)로부터 회수된 열매체가 상기 리저브탱크(110) 쪽으로 유동하는 경로 상에 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 리저브탱크(110)로 저장되는 열매체의 유량을 손쉽게 측정할 수 있다.
그리고 상기 압력계(171)는 상기 열매체순환라인(101)에 설치되되, 상기 순환펌프(120) 및 상기 열전소자블록(130)을 거쳐 열매체가 상기 설비(10)로 공급되는 경로 상에 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 설비(10)로 공급되는 열매체의 압력을 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치의 작동 상태를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 이에 도시된 바와 같이 열매체순환라인(101)을 따라 나타난 실선 화살표는 열매체(Coolant)의 유동을 나타낸 것이며, 냉각수순환라인(201)을 따라 나타난 점선 화살표는 냉각수, 즉 PCW의 유동을 나타낸 것이다.
특히, PCW는 상기 열전소자블록(130)을 경유하면 열매체를 설정온도로 온도조절을 할 수 있다. 이후, 상기 열전소자블록(130)을 거친 PCW는 그대로 배출되지 않고, 다시 냉각수공급라인(211)을 따라 순환펌프(120)를 포함하는 발열부 쪽으로 유동하여 수냉 방식으로 열기를 냉각시킬 수 있다.
이로써, 케이스의 외부 커버에 별도의 환기 구멍을 형성하지 않아도, 내부에서 발생된 열기를 효과적으로 냉각시킬 수 있게 된다. 이후, 상기 순환펌프(120)를 포함하는 발열부를 냉각시킨 PCW는 다시 냉각수순환라인(201)을 통해 배출되게 된다.
제2실시예
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치를 간략히 도시한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치(100)는 열매체순환라인(101), 리저브탱크(110), 순환펌프(120), 열전소자블록(130), 냉각수순환라인(201), 냉각수공급라인(211), 냉각수회수라인(203), 냉각 제어부(300), 3웨이밸브(310), 그리고 발열모니터링유닛(320)을 포함할 수 있다.
상기 열매체순환라인(101)은 열매체의 순환 경로를 제공하며, 제1, 2연결포트(11, 13)를 통해 반도체 제조 설비(10)에 열매체를 공급하고 회수하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 리저브탱크(110)는 상기 열매체순환라인(101)을 통해 상기 설비(10)로부터 회수된 열매체를 저장할 수 있다.
그리고 상기 순환펌프(120)는 상기 열매체순환라인(101)을 통해 상기 설비(10)로 열매체가 공급되는 구간에 설치되는 것이 바람직하며, 상기 리저브탱크(110)에 저장된 열매체를 상기 설비(10)로 공급하는 역할을 담당할 수 있다. 그런데 이러한 순환펌프(120)는 가동 중에 케이스 내부에서 열을 발생시킨다.
한편, 상기 열전소자블록(130)은 상기 순환펌프(120)에 의해 상기 설비(10)에 공급되는 열매체를 냉각시키도록 구성될 수 있다.
그리고 냉각수순환라인(201)은 상기 열전소자블록(130)의 냉각을 위해 상기 열전소자블록(130)을 경유하도록 냉각수(Process Cooling Water, 이하 'PCW'라 함)를 순환시킬 수 있게 이루어질 수 있다.
그리고 한편, 상기 냉각수공급라인(211)은 전술한 바와 같이 케이스 내부에서 동작 중 열이 발생되는 유닛(또는 모듈)(이하, 이를 '발열부'라 함)를 냉각시키는 역할을 하는데, 상기 발열부에는 순환펌프(120)를 비롯하여 다양한 전기적인 구성요소가 더 포함될 수 있다.
상기 냉각수공급라인(211)은 상기 열전소자블록(120)을 통과한 PCW를 이용하여 순환펌프(120)를 포함한 발열부로부터 발생된 열기를 냉각시켜주는 기능을 제공한다.
구체적인 예로서, 상기 냉각수공급라인(211)의 입(入)측은, 상기 열전소자블록(130)을 통과한 냉각수를 유입 받도록 형성될 수 있는데, 열전소자블록(130)의 후단에 배관 형태로 연결될 수 있다.
그리고 상기 냉각수공급라인(211)의 출(出)측은, 상기 냉각수공급라인(211)의 입측을 통해 유입된 냉각수를 순환펌프(120)를 포함하는 발열부 쪽으로 공급하여, 상기 발열부에서 발생된 열기를 냉각시킨 후 상기 냉각수순환라인을 통해 배출시키도록 형성될 수 있다.
그리고 한편, 본 발명의 제2실시예에 따르면 상기 냉각수공급라인(211)에서 분기되어 상기 냉각수순환라인(201)의 출측으로 연결되는 냉각수회수라인(203)을 포함한다.
상기 냉각수회수라인(203)은 상기 열전소자블록(130)을 통과한 냉각수, 즉 PWC를 상기 순환펌프(120)를 포함하는 발열부 쪽으로 유동시키지 않고서, 상기 냉각수순환라인(201)을 통해 배출시키도록 형성될 수 있다.
그리고 상기 냉각수공급라인(211)으로부터 상기 냉각수회수라인(203)이 분기되는 지점에는 3웨이밸브(310)가 설치될 수 있다.
예컨대, 상기 3웨이밸브(310)는 전자제어밸브로서, 상기 열전소자블록(130)을 통과한 PCW가 상기 냉각수공급라인(211)을 따라 순환펌프(120)를 포함하는 발열부 쪽으로 유동할 것인지, 또는 이와 달리 PCW를 그대로 냉각수순환라인(201)을 통해 배출시킬 것인지에 대한 유동 방향을 개폐 조절할 수 있다.
그리고 냉각제어부(300)는 상기 3웨이밸브(310)의 동작을 제어하여 순환펌프(120)를 포함하는 발열부에서 발생된 열기를 냉각시키는 역할을 담당한다.
다시 말해, 상기 냉각제어부(300)는 순환펌프(120)를 비롯하여 케이스 내에서 열을 발생시키는 발열부의 발열 상태에 따라 상기 열전소자블록(130)을 통과한 PCW를 상기 냉각수공급라인(211)을 따라 유동시켜 발열부의 냉각을 제어하는 역할을 담당할 수 있다.
한편, 상기 순환펌프(120)를 비롯하여 케이스 내에서 열을 발생시키는 발열부의 온도를 검출하는 발열모니터링유닛(320)을 더 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 발열모니터링유닛(320)은 상기 순환펌프(120)의 주변 온도 상태를 실시간 또는 설정된 시간주기마다 검출하여 기준온도에 비해 검출온도가 높을 경우 상기 냉각제어부로 발열신호를 전달하도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 별도로 도시하진 않았으나, 상기 발열부의 주변을 통해 정해진 간격을 두고 서로 다른 위치 상에 설치된 다수의 온도센서(미도시)와, 상기 다수의 온도센서로부터 검출된 서로 다른 위치 상의 검출온도를 상기 냉각제어부로 전달하는 통신인터페이스모듈을 더 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
한편, 상기 열매체순환라인(101)에는 다수의 온도센서(151, 153)이 구비될 수 있다.
이들 중 하나의 온도센서(153)는 상기 열매체순환라인(101)에 설치되되, 상기 설비(10)로부터 회수되는 열매체의 온도를 실시간 또는 설정된 시간주기마다 검출할 수 있다.
또한, 나머지 하나의 온도센서(151)는 상기 열매체순환라인(101)에 설치되되, 상기 열전소자블록(130)을 거쳐 소정의 온도로 제어된 후 상기 설비(10) 쪽으로 공급되는 경로 상에 설치되어, 상기 설비(10)로 공급되는 열매체의 온도가 실시간 또는 설정된 시간주기마다 검출될 수 있다.
그리고, 상기 열매체순환라인(101)에는 순환하는 열매체의 유량을 측정하는 유량계(173)와, 압력을 측정하는 압력계(171)가 더 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 유량계(173)는 상기 열매체순환라인(101)에 설치되되, 상기 설비(10)로부터 회수된 열매체가 상기 리저브탱크(110) 쪽으로 유동하는 경로 상에 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 리저브탱크(110)로 저장되는 열매체의 유량을 손쉽게 측정할 수 있다.
그리고 상기 압력계(171)는 상기 열매체순환라인(101)에 설치되되, 상기 순환펌프(120) 및 상기 열전소자블록(130)을 거쳐 열매체가 상기 설비(10)로 공급되는 경로 상에 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 설비(10)로 공급되는 열매체의 압력을 측정할 수 있다.
도 5와 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치의 작동 상태를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.
도시된 발열모니터링유닛(320)을 통해 케이스 내부에서 가동 중에 열을 발생시키는 순환펌프(120)를 포함하는 발열부의 온도 상태가 실시간으로 검출될 수 있다.
도 5를 참조하면, 만일 검출온도가 기준온도에 비해 높을 경우, 냉각제어부(300)는 냉각수공급라인(211)과 냉각수회수라인(203) 사이에 설치된 3웨이밸브(310)를 제어하는데, 이에 따라 열전소자블록(130)을 통과한 PCW는 도 5에 도시된 점선 화살표 방향과 같이 순환펌프(120) 쪽으로 유동하며, 발열부를 냉각시킬 수 있게 된다.
이와 달리, 도 6을 참조하면, 만일 검출온도가 기준온도에 비해 높지 않을 경우, PCW를 냉각수공급라인(211)을 통해 순환펌프(120) 쪽으로 별도로 유동시킬 필요가 없다.
따라서, 냉각제어부(300)로부터 제어된 3웨이밸브(310)의 개폐 방향에 따라 PCW는 도 6에 도시된 점선 화살표 방향과 같이 냉각수회수라인(203) 및 냉각수순환라인(201)을 통해 배출될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면 케이스의 외부 커버에 별도의 환기 구멍을 형성하지 않으면서도 펌프 등으로부터 발생되는 열기를 PCW(Process Cooling Water) 순환을 통해 효과적으로 냉각시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 기존 대비 냉각 효율이 향상되어 설치 가능한 칠러의 개수를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 환기 불량에 의한 펌프 등의 손상 및 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 칠러 내부에 열 배기를 위한 공간을 구성하지 않아도 되어, 기존 대비 집적화된 초소형 칠러의 제작이 가능해지는 장점이 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치에 관하여 살펴보았다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 부하(반도체 제조 설비의 부하)
11: 제1연결포트
13: 제2연결포트
101: 열매체순환라인
110: 리저브탱크
120: 순환펌프
130: 열전소자블록
151: 제1온도센서
153: 제2온도센서
171: 압력계
173: 유량계
201: 냉각수순환라인
203: 냉각수회수라인
211: 냉각수공급라인
300: 냉각제어부
310: 3웨이밸브
320: 발열모니터링유닛

Claims (7)

  1. 열매체의 순환 경로를 제공하며, 제1, 2연결포트를 통해 반도체 제조 설비에 열매체를 공급하고 회수하는 열매체순환라인; 상기 열매체순환라인을 통해 상기 설비로부터 회수된 열매체를 저장하는 리저브탱크; 상기 열매체순환라인을 통해 상기 설비로 열매체가 공급되는 구간에 설치되어, 상기 리저브탱크에 저장된 열매체를 상기 설비로 공급하는 순환펌프; 상기 순환펌프에 의해 상기 설비로 공급되는 열매체를 냉각시키는 열전소자블록; 상기 열전소자블록의 냉각을 위해 상기 열전소자블록을 경유하도록 냉각수(Process Cooling Water)를 순환시키는 냉각수순환라인;을 포함하는 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치에 있어서,
    상기 순환펌프를 포함하여 케이스 내부에서 발열되는 발열부의 냉각을 위해 상기 열전소자블록을 통과한 냉각수를 상기 발열부로 공급하는 냉각수공급라인을 포함하되, 상기 냉각수공급라인의 입측은 상기 열전소자블록을 통과한 냉각수를 유입 받도록 형성되고, 상기 냉각수공급라인의 출측은 상기 냉각수공급라인의 입측을 통해 유입된 냉각수를 상기 발열부 쪽으로 공급하여 상기 발열부에서 발생된 열기를 냉각시킨 후 상기 냉각수순환라인을 통해 배출시키도록 형성되며,
    상기 냉각수공급라인에서 분기되어 상기 냉각수순환라인의 출측으로 연결되는 냉각수회수라인을 포함하되, 상기 냉각수회수라인은 상기 열전소자블록을 통과한 냉각수를 상기 발열부 쪽으로 유동시키지 않고서 상기 냉각수순환라인을 통해 배출시키도록 형성되고,
    상기 열전소자블록을 통과한 냉각수가 상기 냉각수공급라인과 상기 냉각수회수라인으로 유동하는 경로 상에 설치되는 3웨이밸브와, 상기 3웨이밸브의 동작을 제어하여 상기 발열부를 냉각시키는 냉각제어부를 포함하되, 상기 냉각제어부는 상기 발열부의 발열 상태에 따라 상기 열전소자블록을 통과한 냉각수를 상기 냉각수공급라인과 상기 냉각수회수라인 중 어느 하나의 경로를 개폐하여 상기 발열부의 냉각을 제어하고,
    상기 발열부 주변의 온도 상태를 실시간 또는 설정된 시간주기마다 검출하여 기준온도에 비해 검출온도가 높을 경우 상기 냉각제어부로 발열신호를 전달하는 발열모니터링유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열매체순환라인에 설치되어 상기 설비로부터 회수되는 열매체의 온도 및 상기 설비로 공급되는 열매체의 온도를 각각 검출하는 다수의 온도센서가 구비되는,
    냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열매체순환라인에 설치되되, 상기 설비로부터 회수되는 열매체가 상기 리저브탱크 쪽으로 유동하는 경로 상에 설치되는 유량계; 및
    상기 열매체순환라인에 설치되되, 상기 순환펌프 및 상기 열전소자블록을 거쳐 열매체가 상기 설비로 공급되는 경로 상에 설치되는 압력계를 포함하는,
    냉각수 순환을 이용한 반도체 제조 설비의 온도조절장치.
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JP2004360681A (ja) * 2003-05-09 2004-12-24 Denso Corp 熱電発電装置
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