KR101716294B1 - 순환 냉각 가열 장치 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 에칭 장치의 챔버에 대하여 공급되는 순환 유체를 냉각, 가열하는 순환 냉각 가열 장치(3)를 순환 유체와 냉각수 사이에서 열교환을 행하는 열교환기와, 순환 유체를 가열하는 가열수단과, 순환 유체를 챔버와의 사이에서 순환시키는 펌프(20)와, 냉각수가 유통하는 냉각수 유통 블록(29)과, 냉각 또는 가열된 순환 유체의 압력을 검출하는 압력 검출수단으로서의 압력 센서(22)를 구비하고, 압력 센서(22)를 냉각수 유통 블록(29)에 부착했다.

Description

순환 냉각 가열 장치{CIRCULATION COOLING AND HEATING DEVICE}
본 발명은 순환 냉각 가열 장치에 관한 것이고, 특히 플라즈마 에칭 장치에 사용되는 순환 냉각 가열 장치에 관한 것이다.
종래, 플라즈마 에칭 장치 등의 반도체 처리 장치에는 챔버의 온도를 제어하는 온도 제어 장치가 설치되어 있다. 구체적인 온도 제어 장치로는, 온도 조정된 순환 유체의 펌프 토출 유량을 유량계로 계측해 두고, 계측 결과에 의거하여 피드백 제어 등을 행함으로써 상기 펌프 토출 유량을 목표 유량으로 제어하여 챔버를 목표 온도로 유지한다. 따라서, 온도 제어 장치에는 순환 유체를 냉각 또는 가열하거나, 온도 조정된 순환 유체를 펌프에 의해 챔버와의 사이에서 순환시키거나, 순환 유체의 유량을 계측하거나 하는 순환 냉각 가열 장치가 설치된다.
한편, 순환 유체의 온도로서는 지금까지 90℃ 정도로 되어 있었지만, 최근에는 보다 고온으로 온도 조정되는 것이 기대되고 있다. 이 때문에, 임펠러 등의 회전 부분을 갖는 일반적인 유량계에서는 고온의 순환 유체로부터의 열 영향에 의해 기계적 신뢰성이 현저하게 저하하는 것이 우려된다. 따라서, 고온도 대응형의 유량계를 사용하게 되지만, 그러한 유량계는 열 영향을 억제하기 위한 복잡한 구조나 특수한 재료가 채용되고 있어 고가의 사양으로 되어 있다.
그런데, 챔버에 공급되는 순환 유체의 유량과 순환 유체가 흐르는 유로에서의 유체압은 서로 상관 관계에 있는 것이 널리 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 이 때문에, 유량계 대신에 구조가 간소하고 열 영향을 받기 어려운 압력 센서를 사용함으로써, 검지된 순환 유체의 압력에 의거하여 순환 유체의 압력을 목표 압력으로 유지하거나, 또는 상기 압력으로부터 환산되는 유량에 의거하여 순환 유체의 유량을 목표 유량으로 제어하는 것이 고려된다. 이렇게 함으로써 고가의 유량계가 불필요하게 되어 순환 냉각 가열 장치의 부품 비용 저감을 실현할 수 있다.
일본 특허공개 2006-210732호 공보
그러나, 압력 센서가 열 영향을 받기 어려운 구조라고는 해도, 더욱 고온의 순환 유체가 사용되는 경우 등에는 충분히 대응할 수 없을 가능성이 있다. 이러한 경우, 압력 센서의 신뢰성을 확보하기 위해서 특수한 구조가 요구될 가능성이 있고, 고온 대응형의 유량계 정도는 아니지만 순환 냉각 가열 장치의 부품 비용이 높아진다고 하는 문제가 생긴다.
본 발명의 목적은 저렴한 압력 센서를 사용한 경우에도 신뢰성을 확보할 수 있는 순환 냉각 가열 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 순환 냉각 가열 장치는 플라즈마 에칭 장치의 챔버에 대하여 공급되는 순환 유체를 냉각, 가열하는 순환 냉각 가열 장치에 있어서, 순환 유체와 냉각수 사이에서 열교환을 행하는 열교환기와, 순환 유체를 가열하는 가열수단과, 순환 유체를 상기 챔버와의 사이에서 순환시키는 펌프와, 냉각수가 유통하는 냉각수 유통 블록과, 냉각 또는 가열된 순환 유체의 압력을 검출하는 압력 검출수단을 구비하고, 상기 압력 검출수단은 상기 냉각수 유통 블록에 부착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 순환 냉각 가열 장치에서는, 상기 압력 검출수단과 순환 유체의 압력을 인출하는 압력 인출부 사이는 이간되어 있음과 아울러 소정 길이의 압력 인출관에 의해 접속되고, 상기 압력 인출관은 중력 작용 방향의 상측에 위치하는 상기 압력 인출부와, 중력 작용 방향의 하측에 위치하는 상기 압력 검출수단 사이에서 경사져서 설치되고, 상기 압력 인출관의 경사각도가 수평면에 대하여 10∼30°인 것이 바람직하다.
본 발명의 순환 냉각 가열 장치에서는, 냉각 공기를 소정의 방향을 따라 유통시키는 냉각 팬을 구비하고, 상기 압력 검출수단은 상기 냉각 공기의 흐름 방향의 상류측에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 순환 냉각 가열 장치에서는, 압력 검출수단에서 검출된 검출 결과에 의거하여, 온도 조정된 순환 유체의 펌프로부터의 토출 유량이 일정하게 제어되어 챔버 온도가 일정하게 유지된다. 그리고, 이 순환 냉각 가열 장치에 있어서는 냉각수 유통 블록을 냉각수가 유통하고 있고, 냉각수 유통 블록의 온도는 냉각수에 의해 저온으로 유지된다. 따라서, 이러한 냉각수 유통 블록에 부착된 압력 검출수단도 저온으로 유지되어 고온에서 사용되는 순환 유체의 열 영향을 받기 어려워지기 때문에, 저렴한 압력 검출수단을 사용한 경우에도 그 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명의 순환 냉각 가열 장치에 있어서, 순환 유체의 압력을 인출하는 압력 인출관을 경사시키므로, 압력 인출관 내에 공기가 존재한 경우에도 그러한 공기는 압력 인출관의 경사를 따라서 상방측으로 이동하여 압력 인출관 내로부터 배출되기 때문에, 순환 유체의 압력을 응답성 좋게 검지할 수 있다. 또한, 이러한 압력 인출관의 내부에는 압력 인출관의 길이에 따른 양의 순환 유체가 존재하지만, 내부의 순환 유체는 체류 상태에 있고, 상시 고온의 순환 유체가 유통되고 있는 것은 아니기 때문에, 압력 인출관을 길게 설치해도 순환 유체로부터의 열 영향은 받기 어렵다.
또한, 압력 인출관의 경사각도가 10°보다 작으면 경사각도에 의한 압력 인출관의 구배가 작아지므로, 내부의 공기 등을 상방측으로부터 충분히 방출할 수 없다. 반대로, 경사각도가 30°보다 크면 압력 검출수단과 압력 인출부가 지나치게 근접해 버리는 것이 생각되어, 레이아웃 형상의 구조가 복잡해지고 메인터넌스 등에 손이 많이 간다.
본 발명의 순환 냉각 가열 장치에 있어서, 압력 검출수단을 냉각 공기의 상류측에 배치하므로 저온 상태에 있는 냉각 공기가 압력 검출수단 주위를 지나게 되고, 압력 검출수단이 냉각 공기에 의해 보다 효과적으로 냉각되어 열 영향을 한층더 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 순환 냉각 가열 장치가 채용된 플라즈마 에칭 장치를 나타내는 사시도.
도 2는 플라즈마 에칭 장치에 설치된 챔버 및 온도 제어 장치를 나타내는 모식도.
도 3은 온도 제어 장치를 나타내는 전체 사시도.
도 4는 온도 제어 장치에 설치된 순환 냉각 가열 장치의 개략 구성 및 유체회로를 나타내는 도면.
도 5는 온도 제어 장치의 내부를 나타내는 평면도.
도 6은 순환 냉각 가열 장치의 정면도이며, 정면측의 부재를 일부 제외한 상태를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 일실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 의한 플라즈마 에칭 장치(1)를 나타내는 사시도이다. 도 2는 플라즈마 에칭 장치(1)에 설치된 챔버(2) 및 온도 제어 장치(3)를 나타내는 모식도이다.
[플라즈마 에칭 장치 전체의 개략 설명]
도 1, 도 2에 있어서, 플라즈마 에칭 장치(1)는 플라즈마를 사용한 드라이 프로세스에 의해 반도체 웨이퍼(W)에 에칭 처리를 실시하는 장치이며, 내부에 복수의 챔버(2)를 구비한다(도 2에 1개만을 도시). 이들 챔버(2)는 온도 제어 장치(3)로부터 공급되는 온도 조정된 순환 유체에 의해 소정의 목표 온도로 제어된다. 본 실시형태의 온도 제어 장치(3)는 복수의 챔버(2)마다 설치되고, 플라즈마 에칭 장치(1)의 측방에 설치된 오퍼레이터용의 스텝(4) 내에 수용된다.
에칭 처리시에는 챔버(2) 내는 진공 처리되어 있고, 소정의 저압으로 유지된다. 이 상태에서, 챔버(2) 내에 에칭 가스(프로세스 가스)를 도입한다. 도입한 에칭 가스를 플라즈마화하고, 반도체 웨이퍼(W)를 에칭 처리한다. 이러한 처리를 행할 때에 온도 제어 장치(3)로부터의 순환 유체에 의해서 챔버(2)의 온도가 목표 온도로 제어된다.
여기에서, 본 실시형태에서의 챔버(2)로서는 반도체 웨이퍼(W)가 적재되는 하부 전극(2A)과 그 상방에 배치되는 상부 전극(2B)을 가짐과 아울러, 이들 전극(2A, 2B)의 내부 유로에 순환 유체를 유통시킴으로써 온도 제어되는 구성이다. 이러한 챔버(2)에서는 전극(2A, 2B) 사이에 인가되는 RF(Radio Frequency) 전계를 이용하여 용량 결합형 플라즈마가 생성된다. 단, 챔버의 구조로서는 용량 결합형 플라즈마를 생성하는 것 이외에, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마, 헬리콘파 여기 플라즈마, 유도 결합형 플라즈마, 또는 마이크로파 여기 표면파 플라즈마 등을 생성하는 것이라도 좋다.
[온도 제어 장치의 설명]
도 3에는 온도 제어 장치(3) 전체의 내부를 후방측에서 본 사시도가 나타내져 있다. 도 4에는 온도 제어 장치(3)에 설치된 순환 냉각 가열부(5)의 개략 구성 및 유체 회로가 나타내어져 있다. 도 5에는 온도 제어 장치(3)의 내부를 나타내는 평면도가 나타내어져 있다. 또한, 도 3에 있어서 도면 중의 상측이 중력 작용 방향의 상방이며, 하측이 중력 작용 방향의 하방이다. 기타, 전후 좌우의 방향에 대해서는 도 3, 도 5 중에 화살표로 나타내는 바와 같다.
도 3∼도 5에 있어서, 온도 제어 장치(3)는 순환 유체를 냉각, 가열함과 아울러 챔버(2)와의 사이에서 순환 유체를 순환시키는 순환 냉각 가열 장치로서의 순환 냉각 가열부(5)와, 순환 냉각 가열부(5)에 설치된 압력 검출수단으로서의 압력 센서(22)(후술)로부터 출력되는 검출 신호 등에 의거하여 순환 유체의 온도를 조정하고 이것에 의해 챔버(2)의 온도를 목표 온도로 제어하는 제어부(6)와, 순환 냉각 가열부(5) 및 제어부(6)가 수용되는 하우징(7)을 구비한다.
온도 제어 장치(3)에 있어서 순환 냉각 가열부(5) 및 제어부(6)의 상세에 대해서는 후술하지만, 이것들은 동일 평면 상에 전후의 위치 관계로 배치되어 있다. 이 때문에, 순환 냉각 가열부(5)나 제어부(6)의 메인터넌스를 행할 경우에는 온도 제어 장치(3)의 하우징(7)의 일부를 상방측으로 분리함으로써 그것들을 넓은 범위에서 노출시킬 수 있고, 순환 냉각 가열부(5) 및 제어부(6)에 대한 메인터넌스를 상방으로부터 용이하게 행할 수 있다. 또한, 메인터넌스시에 있어서는 온도 제어 장치(3)를 스텝(4)의 수용 개소로부터 보다 넓은 에리어로 인출하여 작업을 행할 필요가 없기 때문에, 그러한 에리어도 고려한 큰 배치 스페이스를 확보할 필요가 없다.
또한, 본 실시형태의 온도 제어 장치(3)에서는 순환 냉각 가열부(5)에 칠러(8)가 접속되어 있다. 칠러(8)는 순환 냉각 가열부(5)에 대하여 일정 온도의 냉각수를 공급, 순환시킨다. 냉각수는 순환 냉각 가열부(5)에서 순환 유체를 냉각하기 위해서 사용된다. 순환 유체로서는 갈덴(아우지몬트사의 등록상표)이나 플루어리너트(3M사의 등록상표) 등의 불소계 냉매가 사용된다.
[순환 냉각 가열부의 설명]
순환 냉각 가열부(5)는 온도 제어 장치(3)의 후방측을 차지하는 영역에 설치되어 있다. 순환 냉각 가열부(5)가 후방측에 위치함으로써 순환 유체용의 배관이나 냉각수용의 배관이 순환 냉각 가열부(5)로부터 후방측을 향해서 연장되고, 플라즈마 에칭 장치(1) 본체의 하방을 통과하여 챔버(2)나 칠러(8)에 접속된다. 따라서, 그들 배관은 플라즈마 에칭 장치(1)의 외부로 노출되는 일이 없어, 플라즈마 에칭 장치(1)의 배치 스페이스 이외에 배관 전용의 스페이스를 별도 설치할 필요가 없다.
또한, 순환 냉각 가열부(5)와 챔버(2) 등이 가까운 위치 관계에 있으므로 배관의 길이도 짧아도 좋고, 순환 유체의 사용량이 적게 완료된다. 이 때문에, 순환 유체를 저장하는 후술의 탱크(10)나 열교환기(14)의 용량, 즉 크기를 작게 할 수 있고, 순환 냉각 가열부(5), 나아가서는 온도 제어 장치(3)를 현격하게 소형화할 수 있어서 온도 제어 장치(3)가 스텝(4)과 같은 좁은 배치 스페이스에 확실하게 수용 가능하다.
구체적으로, 순환 냉각 가열부(5)는 순환 유체가 저장되는 탱크(10)를 구비한다. 탱크(10)에는 순환 유체의 유입부(11A)를 갖는 유입로(11)와, 유출부(12A)를 갖는 유출로(12)가 접속되어 있다. 탱크(10) 내에는 순환 유체가 저장되지만, 순환 유체의 상방에는 순환 유체로 채워져 있지 않은 간극 공간이 발생되어 있고, 도 3에 탱크(10)를 일부 단면해서 나타내는는 바와 같이, 그 간극 공간에 의해서 공기실(10A)이 형성되어 있다.
순환 유체가 냉각, 가열되어서 수축, 팽창했을 경우에는 이 공기실(10A)의 용적 변화에 따라 대응하는 것이 가능하다. 또한, 공기실(10A)의 용적 변화에 의거한 과도한 압력 변동을 방지하기 위해서, 탱크(10)의 측면에는 브리더(13)가 설치되어 있다. 브리더(13)는 공기실(10A)의 압력에 따라 공기실(10A)과 외부 사이에서 공기의 출납을 행하고, 공기실(10A)의 압력을 소정의 범위 내로 유지한다.
탱크(10) 내에는 순환 유체에 항상 침지된 상태에서 열교환기(14)가 수용되어 있다. 순환 유체의 유입로(11)의 선단은 탱크(10) 내에서 열교환기(14)에 접속된다. 열교환기(14)에는 순환 유체를 탱크(10) 내로 유출시키는 출구부(14A)가 설치되어 있다. 열교환기(14)는 순환 유체와 냉각수 사이에서 열교환을 행하고, 순환 유체를 냉각한다. 이 때문에, 열교환기(14)에는 냉각수의 유입부(15A)를 갖는 유입로(15)와, 유출부(16A)를 갖는 유출로(16)가 접속되어 있다. 이러한 유입로(15) 및 유출로(16)에 의해 냉각수용의 일련의 유로가 형성되고, 그 도중이 필요한 길이분만큼 열교환기(14) 내에 수용되어 있다.
열교환기(14)가 순환 유체에 침지되어 있음으로써 열교환기(14)에 유입된 순환 유체는 냉각 후의 순환 유체에 의해서도 열교환기(14)의 외부로부터도 냉각되게 된다. 또한, 탱크(10) 내에 열교환기(14)가 수용됨으로써 탱크(10)의 사이즈가 다소 커지지만, 탱크(10) 밖에 열교환기(14)의 배치 스페이스를 확보할 필요가 없기 때문에 탱크(10) 자신의 크기가 다소 커지는 부분을 고려해도 순환 냉각 가열부(5) 전체로서는 확실하게 소형화할 수 있다.
또한, 탱크(10) 내에는 3개의 시스 히터로 구성된 가열수단(17)이 수용되어 있다. 각 히터의 단자(17A)가 탱크(10) 상부에 노출되어 있고, 이들 단자(17A)를 통해서 전력이 공급되어 히터가 발열한다. 발열한 히터에 의해 순환 유체가 가열된다.
여기에서, 탱크(10) 내에 있어서 순환 유체의 유입로(11)에는 릴리프 밸브(18)가 설치되어 있다. 어떠한 이유로 열교환기(14) 내로의 순환 유체의 유입이 제한되는 사태가 생겼을 경우에는, 열교환기(14) 내의 순환 유체의 압력이 소정압을 초과한 시점에서 릴리프 밸브(18)가 개방되어 순환 유체를 탱크(10) 내로 방출한다.
탱크(10) 밖에 있어서, 순환 유체의 유출로(12)에는 전방의 제어부(6)와 후방의 탱크(10) 사이에 배치되고, 모터(19)에 의해 구동되는 펌프(20)가 설치되어 있다. 유출로(12) 상이며 펌프(20)의 하류에는 온도 센서(21)가 설치되고, 또한 그 하류에는 압력 검출수단으로서의 압력 센서(22)에 의해 검출되는 압력을 인출하기 위한 압력 인출부(22A)가 설치되어 있다. 펌프(20)를 구동함으로써 순환 유체가 순환 냉각 가열부(5)와 챔버(2) 사이에서 순환한다. 또한, 유출로(12)의 기단측은 열교환기(14)나 가열수단(17)의 실제의 배치 등을 감안하여, 탱크(10) 내의 적당한 위치에 개구되어 있다.
마찬가지로 탱크(10) 밖에 있어서, 냉각수의 유입로(15)에는 유입부(15A) 근방에 압력 센서(23)가 설치되고, 그 하류에 비례 밸브(24)가 설치되어 있다. 유출로(16)에는 정류량 밸브(26)가 설치되어 있다. 또한, 유입로(15)의 비례 밸브(24)의 상류측과 유출로(16)의 정류량 밸브(26)의 상류측이 바이패스로(27)로 연통되어 있다. 바이패스로(27)에는 비례 밸브(28)가 설치되어 있다. 각 비례 밸브(24, 28)의 스로틀 기구의 개방도를 변경하여 열교환기(14)를 유통하는 냉각수의 유량을 조정함으로써 열교환기에서의 냉각 성능을 조정 가능하다. 냉각수의 순환은 칠러(8)(도 2)측의 도시하지 않은 펌프에 의해 행하여진다.
여기에서, 유입로(15)의 상류단 근방의 일부, 유출로(16)의 하류단 근방의 일부, 및 바이패스로(27)의 일부는 놋쇠 등의 금속제의 냉각수 유통 블록(29)의 내부에 설치되어 있다. 즉, 냉각수 유통 블록(29)은 유입로(15)로부터 유출로(16)측으로의 바이패스로(27)를 형성하기 위해서 사용되고 있다. 냉각수 유통 블록(29) 내를 냉각수가 유통함으로써 냉각수 유통 블록(29)의 온도는 순환 유체가 유출입하는 유입로(11)나 유출로(12)의 온도에 비교해서 현격하게 저온으로 유지된다. 이 냉각수 유통 블록(29)의 상부에는, 도 6에도 나타내는 바와 같이 비례 밸브(24, 28)가 부착되고, 냉각수 유통 블록(29)의 하부에는 순환 유체의 압력을 검출하는 상기 압력 센서(22)가 냉각수의 압력을 검출하는 압력 센서(23)와 함께 병설되어 있다.
[제어부의 설명]
제어부(6)는 펌프(20)의 구동, 비례 밸브(24, 28)의 개방도 변경, 및 가열수단(17)의 온오프의 스위칭 등을 온도 센서(21)에 의한 검출 온도, 압력 센서(22)에 의한 검출 압력, 그 밖의 각종 파라미터에 의거하여 제어한다. 이러한 제어부(6)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 온도 제어 장치(3)의 전방측을 차지하는 영역에 설치되어 있다.
제어부(6)는 가열수단(17)의 온오프를 스위칭하는 스위칭 수단으로서의 SSR(Solid State Relay)(30)(도 5)이나, 펌프(20)용의 구동회로가 설치된 인버터(31)를 구비한다. 제어부(6)에는 그 밖에, 전원 커넥터(32), 여러 가지 인터페이스 케이블 접속용의 커넥터, 전원 스위치 박스(33), 전원 기판(34), 인버터(31)를 냉각하는 냉각 팬(35), CPU(Central Processing Unit) 기판(36), 및 조작패널(37) 등이 설치되어 있다.
그런데, 종래에 있어서는 챔버의 각 전극에 히터가 내장되고, 이들 히터의 온오프를 온도 제어 장치로 제어하고 있었다. 이것은 종래, 순환 냉각 가열 장치로부터의 긴 배관 도중에서 순환 유체의 온도가 빼앗기는 등의 이유로부터, 전극에 히터를 내장해서 순환 유체를 더욱 가열할 필요가 있었기 때문이다. 그러나, 이러한 구성에서도 순환 유체의 고온측으로의 온도 조정으로서는 90℃ 정도가 한계이었다. 또한, 종래의 온도 제어 장치로는 전극에 내장된 히터가 노이즈원으로 되어 노이즈 대책용의 고가의 필터를 필요로 하고 있었다.
이것에 대하여 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이 순환용의 배관이 짧고, 순환 유체의 사용량도 적기 때문에 소형의 가열수단(17)이라도 순환 유체를 150℃정도까지 온도 조정 가능하다. 이 것으로부터, 챔버(2)의 각 전극(2A, 2B)에 히터를 내장시킬 필요가 없고, 온도 제어 장치(3)의 비용을 확실하게 삭감 가능하다.
[하우징의 설명]
도 3에 있어서, 하우징(7)은 순환 냉각 가열부(5) 및 제어부(6)가 탑재되는 저부 패널(41)과, 그것들의 상방 및 측방을 덮는 상부 커버(42)(도 3 중에 2점 쇄선으로 도시)와, 저부 패널(41) 및 상부 커버(42)에 고정되어서 전방측을 덮는 전방부 커버(43)와, 마찬가지로 후방측을 덮는 후방부 커버(44)(도 3 중에 2점 쇄선으로 도시)와, 온도 제어 장치(3) 내를 전후로 칸막이하는 칸막이 패널(45)을 구비한다. 칸막이 패널(45)의 후방측은 순환 냉각 가열부(5)가 설치되는 순환실(46)로 되고, 전방측은 제어부(6)가 설치되는 제어실(47)로 되어 있다. 즉, 각 실(46, 47)이 동일 평면 상에 존재하고 있다.
저부 패널(41)에는 순환실(46)에 대응한 부분의 주위를 따라서 기립부(41A)가 설치되어 있다. 기립부(41A)의 높이(H1)는 제어실(47)의 외주를 따라서 설치된 기립부(41B)의 높이(H2)보다 높다. 즉, 저부 패널(41)은 순환실(46)의 바닥측의 주위가 기립부(41A)로 둘러싸인 팬(48)을 갖는다. 팬(48)의 저면에는 순환 유체를 검출하는 액누출 센서(49)가 설치되어 있다.
순환실(46)에서는 순환 유체 및 냉각수가 유출입하기 때문에, 만일 순환실(46) 내로 순환 유체나 냉각수가 새어나가도 그것들이 팬(48)에서 수용된다. 따라서, 순환 유체 및 냉각수가 제어실(47)로 흘러나와서 전자부품 등에 영향을 끼치거나, 외부로 새어나가거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 팬(48)에 누출된 순환 유체나 냉각수는 액누출 센서(49)로 검출되고, 이 상황이 조작패널(37) 또는 플라즈마 에칭 장치(1)에 설치된 표시장치 등에 표시된다.
상부 커버(42)는 상면부(51) 및 좌우의 측면부(52, 52)를 가진 형상이며, 저부 패널(41), 전방부 커버(43), 및 후방부 커버(44)와의 고정을 해제한 다음, 좌우의 손잡이를 이용해서 상방으로 분리하는 것이 가능하다. 상부 커버(42)의 상면부(51)에는 제어실(47)에 있어서 상술의 조작패널(37)이 부착된다.
전방부 커버(43)에는 전원 커넥터(32), 신호 송수신용의 커넥터, 전원 스위치 박스(33) 등이 플레이트(38)를 개재해서 부착된다. 전방부 커버(43)에는 제어부(6)를 구성하는 전기, 전자부품으로부터의 열을 방출하기 위한 다수의 슬릿(39…)이 형성되어 있다. 이러한 슬릿(39)은 상부 커버(42)의 측면부(52) 및 후방부 커버(44)에도 형성된다.
후방부 커버(44)에는 순환 유체의 유입부(11A), 유출부(12A), 냉각수의 유입부(15A), 유출부(16A)와의 간섭을 피하기 위한 복수의 개구가 형성된다.
칸막이 패널(45)은 제 1 면형상부(45A) 및 제 2 면형상부(45B)를 가짐으로써 평면으로 보아 크랭크 형상으로 형성되어 있다. 제어실(47) 내의 SSR(30), 인버터(31), 전원 스위치 박스(33), 전원 기판(34), 냉각 팬(35), 및 조작패널(37) 등은, 제어실(47) 중 제 1 면형상부(45A)로 구획된 넓은 쪽의 배치 스페이스에 배치되어 있다. 한편으로, 제 2 면형상부(45B)로 구획된 제어실(47)의 좁은 배치 스페이스측에는 CPU 기판(36) 등이 배치된다.
또한, 제어실(47)의 넓은 배치 스페이스의 후방측은 순환실(46) 중에서도 제 1 면형상부(45A)로 구획된 좁은 쪽의 배치 스페이스로 되고, 이 배치 스페이스에는 비례 밸브(24, 28), 정류량 밸브(26), 및 냉각수용의 압력 센서(23), 냉각수 유통 블록(29) 등이 배치되어 있다. 반대로, 제어실(47)의 좁은 배치 스페이스의 후방측은 순환실(46)에 있어서 제 2 면형상부(45B)로 구획된 넓은 쪽의 배치 스페이스로 되고, 이 배치 스페이스에는 탱크(10), 펌프(20), 온도 센서(21) 등이 배치되어 있다.
칸막이 패널(45)의 좌우 양단측에는 제 1, 제 2 면형상부(45A, 45B)에 대하여 절곡된 사각 형상의 부착편(53, 54)이 일체적으로 설치되어 있다. 순환실(46)의 좁은 쪽의 배치 스페이스에는 부착편(53)에 부착된 냉각 팬으로서의 흡입 팬(55)이 배치되어 있다. 순환실(46)의 넓은 쪽의 배치 스페이스에는 부착편(54)에 부착된 냉각 팬으로서의 토출 팬(56)이 배치되어 있다. 상부 커버(42)의 각 측면부(52)에 있어서, 이들 팬(55, 56)에 대응한 위치에는 냉각 공기가 유출입하는 개구가 형성된다.
[순환실 내에서의 냉각풍의 흐름의 설명]
도 5에는 온도 제어 장치(3)의 내부의 평면도가 나타내어져 있다. 이 도 5에는 순환실(46) 내를 흐르는 냉각 공기의 모습이 음영 처리된 화살표로 그려져 있다.
도 5에 있어서, 온도 제어 장치(3)의 외부로부터 우측의 흡입 팬(55)에 의해 흡인된 냉각 공기는 우선, 칸막이 패널(45)을 구성하는 제 1 면형상부(45A)의 배면을 따라서 좌측으로 흐른다. 제 1 면형상부(45A)의 앞면에는 SSR(30)이나 인버터(31) 등의 발열 부품이 부착되어 있고, 제 1 면형상부(45A)의 배면은 그들 발열된 열의 방열면으로 되어 있다. 따라서, 이러한 배면을 따라서 냉각 공기가 흐름으로써 제 1 면형상부(45A)를 통해서 방열된 열을 바로 하우징(7) 밖으로 방출할 수 있어 순환실(46) 내에 가득차는 것을 억제할 수 있다.
그 후에 냉각 공기는 순환실(46)의 넓은 쪽의 배치 스페이스로 옮겨가고, 제 2 면형상부(45B)와 탱크(10) 사이로 흘러든다. 이 결과, 냉각 공기는 모터(19) 및 이것에 의해서 구동되는 펌프(20)를 냉각한다. 냉각 공기는 이 후, 좌측의 토출 팬(56)을 통해서 온도 제어 장치(3)의 외부로 토출된다.
또한, 냉각 공기의 흐름 방향의 상류측에는 압력 센서(22)(도 6) 등이 부착된 냉각수 유통 블록(29)이 배치되어 있고, 냉각수 유통 블록(29)의 주변의 공기가 냉각 공기의 흐름을 타고 토출 팬(56)으로부터 토출되어, 압력 센서(22) 등이 낮은 온도의 공간 내에 노출되어 있다. 압력 센서(23)나 그 밖의 비례 밸브(24, 28), 정류량 밸브(26) 등도 마찬가지이다.
[압력 센서 및 압력 인출관의 배치 구조]
도 6은 순환 냉각 가열부(5)의 정면도이며, 정면측의 제어부(6)를 구성하는 각 부재 및 칸막이 패널(45)을 제외한 상태를 도시한 도면이다. 도 6에서도 상하 좌우의 각 방향을 화살표로 나타내고 있다.
도 3∼도 6에 있어서, 상술한 바와 같이 순환 유체의 압력을 검지하는 압력 센서(22)는 냉각수 유통 블록(29)의 하부에 부착되어 있다. 냉각수 유통 블록(29)내에는 냉각수가 유통하고 있기 때문에, 냉각수 유통 블록(29)은 순환 유체보다 현격하게 낮은 냉각수에 의해 저온으로 되어 있다. 그리고, 냉각수 유통 블록(29)에 부착된 압력 센서(22)도 저온으로 유지되어 있다. 따라서, 압력 센서(22)는 고온에서 사용되는 순환 유체의 열 영향을 받기 어려워지기 때문에 저렴한 압력 센서(22)를 사용한 경우에도 그 신뢰성을 충분하게 확보할 수 있고, 비용도 저감할 수 있다.
또한, 압력 센서(22)가 냉각수 유통 블록(29)의 하부에 부착되어 있음으로써 탱크(10)의 상방에 설치된 압력 인출부(22A)보다 하방에 위치하고 있다. 또한, 압력 인출부(22A)가 탱크(10)의 상방에 위치하고, 압력 센서(22)가 냉각수 유통 블록(29)의 하부에 위치함으로써 그것들은 좌우 방향에 있어서도 크게 이간되어 있다.
이들 압력 인출부(22A) 및 압력 센서(22)는 압력 인출관(25)에 의해 접속되어 있다. 기단측이 압력 인출부(22A)에 접속된 압력 인출관(25)은 일단 앞측으로 수평으로 절곡된 후, 거기에서 우측으로 절곡해서 하방을 향해서 경사지고, 또한 후방의 냉각수 유통 블록(29)을 향해서 수평으로 절곡되어 있다. 압력 인출관(25)의 선단은 냉각수 유통 블록(29)에 부착되고, 냉각수 유통 블록(29)의 내부를 통과해서 순환 유체의 압력이 압력 센서(22)에 작용한다. 압력 인출관(25)은 순환 유체의 압력을 인출하기 위한 관이기 때문에 상시 순환 유체가 흐를 일은 없고, 그 관지름은 유입로(11)나 유출로(12)를 구성하는 관체의 관지름보다 작다.
도 6에 있어서, 압력 인출관(25)은 수평면(HS)에 대하여 10∼30°, 본 실시형태에서는 약 15°의 경사각도(α)로 경사져 있다. 압력 인출관(25) 내에 혼입한 공기 등은 그 경사를 따라서 상승하여 압력 인출부(22A)로부터 유출로(12)로 배출된다. 압력 인출관(25)의 경사각도(α)가 10°보다 작으면, 경사각도(α)에 의한 압력 인출관의 구배가 작아지므로 내부의 공기 등을 상방측으로부터 충분하게 방출할 수 없다. 반대로, 경사각도(α)가 30°보다 크면, 압력 센서(22)와 압력 인출부(22A)가 지나치게 근접해 버려 다른 배관이나 부품과의 배치 스페이스의 다툼의 관계로부터 부품이 밀집하는 등, 레이아웃 형상의 구조가 복잡해져 메인터넌스 등에 수고가 든다.
또한, 본 발명은 상술의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는 냉각수 유통 블록(29) 내에는 냉각수의 유입로(15)의 일부 및 유출로(16)의 일부의 양쪽이 설치되어 있었지만, 어느 한쪽이 설치된 경우에도 냉각수가 유통하는 것에는 변함이 없기 때문에 냉각수 유통 블록을 저온으로 유지할 수 있고, 본 발명에 포함된다.
그리고, 본 실시형태의 냉각수 유통 블록(29)은 유입로(15)로부터 유출로(16)로의 바이패스로(27)를 형성하기 위해서 사용되고 있었지만, 본 발명에 의한 냉각수 유통 블록의 용도는 임의이며, 압력 검출수단을 부착하기 위해서 사용되어도 좋다.
상기 실시형태에서는 압력 인출관(25)이 경사져 있었지만, 압력 센서(22)를 냉각수 유통 블록(29)의 상부에 위치시키거나 하여 압력 인출관(25)을 경사시키지 않고 설치하는 경우에도 본 발명에 포함된다. 요컨대, 압력 센서 등의 압력 검출수단이 냉각수 유통 블록에 부착되어 있으면 본 발명에 포함된다.
상기 실시형태에서는 본 발명에 의한 냉각 팬으로서 흡입 팬(55) 및 토출 팬(56)의 양쪽이 설치되어 있었지만, 그것들 중 어느 한쪽만을 본 발명에 의한 냉각 팬으로서 설치해도 된다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명은 플라즈마 에칭 장치용의 순환 냉각 가열 장치로서 적합하게 이용할 수 있다.
1 : 플라즈마 에칭 장치 2 : 챔버
3 : 순환 냉각 가열 장치 14 : 열교환기
17 : 가열수단 20 : 펌프
22 : 압력 검출수단인 압력 센서 22A : 압력 인출부
25 : 압력 인출관 29 : 냉각수 유통 블록
55 : 냉각 팬인 흡입 팬 56 : 냉각 팬인 토출 팬
α : 경사각도

Claims (3)

  1. 플라즈마 에칭 장치의 챔버에 대하여 공급되는 순환 유체를 냉각, 가열하는 순환 냉각 가열 장치에 있어서,
    순환 유체와 냉각수 사이에서 열교환을 행하는 열교환기와,
    순환 유체를 가열하는 가열수단과,
    순환 유체를 상기 챔버와의 사이에서 순환시키는 펌프와,
    냉각수가 유통하는 냉각수 유통 블록과,
    냉각 또는 가열된 순환 유체의 압력을 검출하는 압력 검출수단을 구비하고,
    상기 압력 검출수단은 상기 냉각수 유통 블록에 부착되어,
    상기 압력 검출수단과 순환 유체의 압력을 인출하는 압력 인출부의 사이는 이간되어 있음과 아울러, 압력 인출관에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 순환 냉각 가열 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 인출관은 중력 작용 방향의 상측에 위치하는 상기 압력 인출부와, 중력 작용 방향의 하측에 위치하는 상기 압력 검출수단의 사이에서 경사져서 설치되며,
    상기 압력 인출관의 경사각도가 수평면에 대하여 10∼30°인 것을 특징으로 하는 순환 냉각 가열 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    냉각 공기를 소정의 방향을 따라서 유통시키는 냉각 팬을 구비하고,
    상기 압력 검출수단은 상기 냉각 공기의 흐름 방향의 상류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 순환 냉각 가열 장치.
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