KR101829909B1 - 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템 - Google Patents

반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101829909B1
KR101829909B1 KR1020170049311A KR20170049311A KR101829909B1 KR 101829909 B1 KR101829909 B1 KR 101829909B1 KR 1020170049311 A KR1020170049311 A KR 1020170049311A KR 20170049311 A KR20170049311 A KR 20170049311A KR 101829909 B1 KR101829909 B1 KR 101829909B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
pressure
cnt
refrigerants
compressor
Prior art date
Application number
KR1020170049311A
Other languages
English (en)
Inventor
유성옥
김흥수
박범선
Original Assignee
(주)디이에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)디이에스 filed Critical (주)디이에스
Priority to KR1020170049311A priority Critical patent/KR101829909B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101829909B1 publication Critical patent/KR101829909B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템에 있어서, 제1 내지 제3의 응축온도(T1 내지 T3)를 가진 제1 내지 제3 냉매(C1 내지 C3)를 압축하여 토출하기 위한 압축기(CMP), 냉각 사이클의 회수 냉각에너지와의 열교환에 의하여 압축기(CMP)로부터 인입된 제1 냉매(C1)를 응축하기 위한 제1 열교환기(EXC 1), 응축된 제1 냉매(C1)에 대하여 액상으로 분리시켜 기화시킴과 동시에 그 유속 조절에 의하여 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 승하강시키기 위한 압력 조절부(P_CNT), 압력 조절부(P_CNT)에 의하여 승하강된 압력을 가진 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3) 중에서 제1 냉매(C1)와의 열교환에 의하여 기상의 제2 냉매(C2)를 응축시킨 상태에서 제2 냉매(C2)와의 팽창 열교환에 의하여 제2 압력(P2)을 가진 기상의 제3 냉매(C3)를 응축시키기 위한 다단 팽창부(CAS), 압축기(CMP)로부터 압축되어 토출되는 냉매의 온도(T)에 따라 압력 조절부(P_CNT) 내에서 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 조절하기 위한 제어부(CTL), 및 다단 팽창부(CAS)에 의하여 토출되는 제3 냉매(C3)의 팽창 열교환에 의하여 척(CHK)에 공급되는 제4 냉매(C4)에 대하여 냉각 에너지를 제공하기 위한 열교환부(EXC)로 이루어지는 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템이 제공된다.

Description

반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템{Control system for a semiconductor wafer chuck}
본 발명은 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼 척에 공급되는 냉매의 순환 과정에 필요한 압축 과정의 과부하를 방지하여 전체적인 시스템의 안정화를 가지면서 웨이퍼 척에 공급되는 냉각 용량의 효율성을 향상시킬 수 있으며 시스템 제어에 필요한 자동 조절 밸브의 내한 온도 범위를 효율적으로 활용할 수 있는 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템에 관한 것이다.
반도체 제조과정에서 반도체 웨이퍼를 가공한 후에 웨이퍼의 정상 동작 여부를 검사하기 위한 검사 공정이 필요하다. 이와 관련되어 반도체 웨이퍼 척이 이용되며, 반도체 웨이퍼 척은 테스트되는 웨이퍼의 온도 조건에 맞추어 대략 -40 내지 150℃의 온도를 가지도록 하기 위한 냉매가 그 내부에 순환된다.
이와 같이 반도체 웨이퍼 척에 공급되는 냉각 에너지와 가열 에너지의 조합에 의하여 반도체 웨이퍼 테스트 과정을 거치게 된다.
일반적으로, 냉각 에너지의 공급을 위하여 특허공개공보 제10-2005-30356호에 개시된 바와 같이, 유체저장 탱크에 연결된 배관라인에 병렬로 설치된 제1, 2펌프, 상기 펌프에 의해서 펌핑되어 열원의 온도를 일정하게 유지하도록 열교환된 유체가 탱크로 리턴 되는 라인에 병렬로 설치된 제1, 2 냉각부, 상기 제 1, 2 펌프와 제 1, 2 냉각부가 교번으로 작동하는 시간에 해당된 데이터를 입력하는 데이터 입력수단, 및 상기 제1, 2 펌프와 제1, 2 냉각부를 교번으로 사용하도록 제1, 2펌프 구동 제어신호 및 제1,2 냉각부의 구동 제어시호를 출력하는 콘트롤러로 구성되어, 펌프와 냉각부를 일정시간마다 교번하여 선택적으로 사용하는 열교환 장치가 이용되고 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템에 의하면, 척(CHK)의 냉매 순환 유로에 연결되어 척(CHK)으로 순환되는 냉매(C1)가 저장되는 탱크(TNK), 탱크(TNK)의 내부에서 냉각 사이클의 냉매(C2)와 탱크(TNK) 내의 냉매(C1) 사이에 열교환을 위한 열교환기(HEC), 열교환기(HEC)에서 열교환 후에 순환되는 냉매를 압축하기 위한 압축기(CMP), 압축기(CMP)에 의하여 압축된 냉매(C2)를 응축하기 위한 응축기(PWC), 응축기(PWC)에 의하여 응축된 냉매(C2)를 다단 팽창에 의하여 팽창시켜 열교환기(HEC)로 냉매(C2)를 공급하기 위한 팽창기(EXP)로 이루어진 냉각 사이클과, 이와 별도로 열교환기(HEC)에 대하여 직접적으로 가열 에너지를 공급하기 위한 전기 가열기(HTS)로 이루어진 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템이 이용되고 있다.
이와 같이, 종래 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템은 척(CHK)으로 순환된 냉매(C1)의 가열과 냉각의 온도 제어를 위하여 각각 별개로 가열을 위한 전기 가열기(HTS)와 냉각을 위한 냉각 사이클을 이용하고 있다.
그러나, 이러한 종래 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템은 척의 가열을 위한 에너지를 독립적으로 소모하고 있기 때문에 전력 소모가 크다. 또한, 냉각 사이클의 동작에 필요한 압축기의 구동에 있어서 압축기로부터 토출되는 온도와 압력이 높기 때문에 압축기의 수명이 짧을 뿐만 아니라, 잦은 고장의 원인이 되어 반도체 테스트 수율이 낮은 문제점이 있다.
한편, 종래 냉각 시스템에 의하면 냉각 싸이클에 필요한 압축기로 인입되는 냉매 가스의 고온으로 인하여 압축기의 고장율이 높을 뿐만 아니라, 웨이퍼 척에 공급되는 냉매의 냉각 용량이 불안정하여 웨이퍼 척의 테스트 공정에 필요한 냉각 안정화의 어려움이 있다. 또한 냉각 공정의 안정화와 작업 공정의 효율성을 위하여 냉각 사이클에 자동 조절 밸브가 도입되고 있으나, 자동 조절 밸브의 내한 특성 상 -20℃ 전후에서만 동작되는 한계가 있기 때문에 그 적용의 한계성이 있다.
따라서 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템의 구동에 필요한 압축기로 인입되는 냉매의 과부하를 방지하여 시스템의 안정화를 높일 수 있는
또한, 본 발명의 다른 목적은 반도체 웨이퍼 척에 공급되는 냉각 용량을 효율적으로 향상시킬 수 있으며, 냉각의 자동 제어를 위한 자동조절밸브의 내한 한계를 극복할 수 있는 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템에 있어서, 제1 내지 제3의 응축온도(T1 내지 T3)를 가진 제1 내지 제3 냉매(C1 내지 C3)를 압축하여 토출하기 위한 압축기(CMP), 냉각 사이클의 회수 냉각에너지와의 열교환에 의하여 압축기(CMP)로부터 인입된 제1 냉매(C1)를 응축하기 위한 제1 열교환기(EXC 1), 응축된 제1 냉매(C1)에 대하여 액상으로 분리시켜 기화시킴과 동시에 그 유량 속도의 조절에 의하여 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 승하강시키기 위한 압력 조절부(P_CNT), 압력 조절부(P_CNT)에 의하여 승하강된 압력을 가진 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3) 중에서 제1 냉매(C1)와의 열교환에 의하여 기상의 제2 냉매(C2)를 응축시킨 상태에서 제2 냉매(C2)와의 팽창 열교환에 의하여 제2 압력(P2)을 가진 기상의 제3 냉매(C3)를 응축시키기 위한 다단 팽창부(CAS), 압축기(CMP)로부터 압축되어 토출되는 냉매의 온도(T)에 따라 압력 조절부(P_CNT) 내에서 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 조절하기 위한 제어부(CTL), 및 다단 팽창부(CAS)에 의하여 토출되는 제3 냉매(C3)의 팽창 열교환에 의하여 척(CHK)에 공급되는 제4 냉매(C4)에 대하여 냉각 에너지를 제공하기 위한 열교환부(EXC)로 이루어지는 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템이 제공된다.
여기서, 제1 내지 제3 냉매(C1, C2 및 C3)는 상온에서 응축이 가능한 R115, 응축온도가 -20℃인 R23, 및 응축온도가 -40℃인 R14로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 압력 조절부(P_CNT)는 액상의 제1 냉매(C1)와 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)를 분리시키기며 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 제공하기 위한 제1 컨테이너(CN1), 제1 컨테이너(CN1)로부터 응축된 액상의 제1 냉매(C1)를 기화시키기 위한 기화기(V1), 및 기화기(V1)에 병렬로 접속되어 응축된 액상의 제1 냉매(C1)의 유량 속도의 조절에 의하여 제1 컨테이너(CN1) 내에서 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 승하강시키기 위한 승압 밸브(UV)로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 압력 조절부(P_CNT)의 승압 밸브(UV)는 제어부(CNT)에 접속되며, 제어부(CNT)는 압축기(CMP)로부터 토출되는 냉매의 온도를 측정하는 온도 센서(SENS)의 온도에 따라 승압 밸브(UV)의 개폐량을 조절함으로써, 제1 컨테이너(CN1) 내에서 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 승하강시키는 것이 바람직하다.
또한, 압력 조절부(P_CNT)의 기화기(V1)와 승압 밸브(UV)는 병렬로 접속됨으로써 승압 밸브(UV)의 개폐량에 따라 기화기(V1)로부터 토출되는 제1 냉매(C1)에 의하여 다단 팽창부(CAS)의 전단에서 제2 냉매(C2)와 열교환되는 냉각 열량을 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 다단 팽창부(CAS)는 압력 조절부(P_CNT)의 기화기(V1)로부터 인입되는 제1 냉매(C1)와의 열교환이 이루어짐으로써 압력 조절부(P_CNT)의 제1 컨테이너(CN1)로부터 인입되는 제2 내지 제3 냉매(C2, C3) 중에서 제2 냉매(C2)를 응축하기 위한 제2 열교환기(EXC 2), 제2 열교환기(EXC 2)에 의하여 응축된 액상의 제2 냉매(C2)와 기상의 제3 냉매(C3)를 분리하며 기상의 제3 냉매(C3)에 대하여 제2 압력(P2)을 제공하기 위한 제2 컨테이너(CN2), 및 응축된 제2 냉매(C2)의 기화 및 팽창에 따른 열교환에 의하여 기상의 제3 냉매(C3)를 응축시키기 위한 제3 열교환기(EXC 3)로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 압축기(CMP)로부터 토출되는 냉매의 온도가 기준 설정치보다 높을 경우 그 온도차에 비례하여 제어부(CNT)는 압력 조절부(P_CNT) 내의 승압 밸브(UV)의 개폐량을 감소시킴으로써, 제1 컨테이너(CN1) 내의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)과 다단 팽창부(CAS)의 제2 컨테이너(CN2) 내의 제3 냉매(C3)의 제2 압력(P2)에 대한 압력차를 증가시키는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 의하면 다단 팽창부(CAS)으로 순환되는 기상의 냉매의 압력을 압축기(CMP)로부터 토출되는 냉매의 온도에 따라 가변시킴으로써 냉각 시스템의 안정화에 필요한 구동을 원활하게 수행할 수 있다.
도 1은 종래 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템의 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템의 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템의 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템은 제1 내지 제3의 응축온도(T1 내지 T3)를 가진 제1 내지 제3 냉매(C1 내지 C3)를 압축하여 토출하기 위한 압축기(CMP), 냉각 사이클의 회수 냉각에너지와의 열교환에 의하여 압축기(CMP)로부터 인입된 제1 냉매(C1)를 응축하기 위한 제1 열교환기(EXC 1), 응축된 제1 냉매(C1)에 대하여 액상으로 분리시켜 기화시킴과 동시에 그 유량 속도의 조절에 의하여 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 승하강시키기 위한 압력 조절부(P_CNT), 압력 조절부(P_CNT)에 의하여 승하강된 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3) 중에서 제1 냉매(C1)와의 열교환에 의하여 기상의 제2 냉매(C2)를 응축시킨 상태에서 제2 냉매(C2)와의 팽창 열교환에 의하여 제2 압력(P2)을 가진 기상의 제3 냉매(C3)를 응축시키기 위한 다단 팽창부(CAS), 압축기(CMP)로부터 압축되어 토출되는 냉매의 온도(T)에 따라 압력 조절부(P_CNT) 내에서 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 조절하기 위한 제어부(CTL), 및 다단 팽창부(CAS)에 의하여 토출되는 제3 냉매(C3)의 팽창 열교환에 의하여 척(CHK)에 공급되는 제4 냉매(C4)에 대하여 냉각 에너지를 제공하기 위한 열교환부(EXC)로 이루어진다.
여기서, 제1 내지 제3 냉매(C1, C2 및 C3)는 상온에서 응축이 가능한 R115, 응축온도가 -20℃인 R23, 및 응축온도가 -40℃인 R14로 이루어지며, 제4 냉매는 열교환유체로서 HFE7200이나 HFE7500 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 것이 바람직하다.
압축기(CMP)와 제1 열교환기(EXC 1) 사이에는 압축기(CMP)로부터 토출되는 제1 냉매를 응축하기 위한 응축기(CON)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
압축기(CMP)는 제1 내지 제3의 응축온도(T1 내지 T3)를 가진 제1 내지 제3 냉매(C1 내지 C3)가 냉각 사이클의 순환에 의하여 저압상태의 기상 상태로 인입될 때 이를 압축하여 토출한다.
압축기(CMP)로부터 토출되는 기상의 제1 내지 제3 냉매(C1 내지 C3)의 압축 온도를 측정하기 위한 온도 센서(SENS)가 구비되며, 온도 센서(SENS)는 제어부(CNT)의 마이컴(MIC)에 접속된다.
제1 열교환기(EXC 1)는 냉각 사이클에 있어서 압축기(CMP)로 인입되기 전의 냉각 사이클 라인 상에서 회수되는 제1 내지 제3 냉매(C1, C2, C3)의 회수 냉각에너지와의 열교환에 의하여 압축기(CMP)로부터 인입된 제1 냉매(C1)를 응축한다.
압력 조절부(P_CNT)는 응축된 제1 냉매(C1)에 대하여 액상으로 분리시켜 기화 및 팽창시켜 다단 팽창부(CAS)의 전단으로 공급할 때 그 유량 속도을 조절하여 다단 팽창부(CAS)로 공급되는 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 압력을 승하강시킨다.
이 때, 압력 조절부(P_CNT)는 액상의 제1 냉매(C1)와 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)를 분리시키기며 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 제공하기 위한 제1 컨테이너(CN1), 제1 컨테이너(CN1)로부터 응축된 액상의 제1 냉매(C1)를 기화시키기 위한 기화기(V1), 및 기화기(V1)에 병렬로 접속되어 응축된 액상의 제1 냉매(C1)의 유량 속도의 조절에 의하여 제1 컨테이너(CN1) 내에서 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 승하강시키기 위한 승압 밸브(UV)로 이루어진다.
압력 조절부(P_CNT)의 승압 밸브(UV)는 제어부(CNT)에 접속되며, 제어부(CNT)는 압축기(CMP)로부터 토출되는 냉매의 온도를 측정하는 온도 센서(SENS)의 온도에 따라 승압 밸브(UV)의 개폐량을 조절함으로써, 제1 컨테이너(CN1) 내에서 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 승하강시킨다. 한편, 압력 조절부(P_CNT)의 기화기(V1)와 승압 밸브(UV)는 병렬로 접속됨으로써 승압 밸브(UV)의 개폐량에 따라 기화기(V1)로부터 토출되는 제1 냉매(C1)에 의하여 다단 팽창부(CAS)의 전단에서 제2 냉매(C2)와 열교환되는 냉각 열량을 조절할 수 있다.
다단 팽창부(CAS)는 압력 조절부(P_CNT)에 의하여 승하강된 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3) 중에서 제1 냉매(C1)와의 열교환에 의하여 기상의 제2 냉매(C2)를 응축시킨 상태에서 제2 냉매(C2)와의 팽창 열교환에 의하여 제2 압력(P2)을 가진 기상의 제3 냉매(C3)를 응축시켜 열교환부(EXC)로 순환시킨다.
이 때, 다단 팽창부(CAS)는 압력 조절부(P_CNT)의 기화기(V1)로부터 인입되는 제1 냉매(C1)와의 열교환이 이루어짐으로써 압력 조절부(P_CNT)의 제1 컨테이너(CN1)로부터 인입되는 제2 내지 제3 냉매(C2, C3) 중에서 제2 냉매(C2)를 응축하기 위한 제2 열교환기(EXC 2), 제2 열교환기(EXC 2)에 의하여 응축된 액상의 제2 냉매(C2)와 기상의 제3 냉매(C3)를 분리하며 기상의 제3 냉매(C3)에 대하여 제2 압력(P2)을 제공하기 위한 제2 컨테이너(CN2), 및 응축된 제2 냉매(C2)의 기화 및 팽창에 따른 열교환에 의하여 기상의 제3 냉매(C3)를 응축시키기 위한 제3 열교환기(EXC 3)로 이루어진다. 미설명 부호 V2는 기화기이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다단 팽창부(CAS)와 제1 열교환기(EXC 1) 사이에 구비된 압력 조절부(P_CNT) 내의 승압 밸브(UV)의 개폐에 의하여 생성되는 제1 컨테이너(CN1) 내의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)이 다단 팽창부(CAS)의 제2 컨테이너(CN2) 내의 제3 냉매(C3)의 제2 압력(P2)보다 높게 승강시킬 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 압축기(CMP)로부터 토출되는 냉매의 온도가 온도 센서(SENS)에 의하여 측정될 때, 예를 들면 120℃보다 높을 경우 그 온도차에 비례하여 제어부(CNT)는 압력 조절부(P_CNT) 내의 승압 밸브(UV)의 개폐량을 감소시킴으로써, 제1 컨테이너(CN1) 내의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)과 다단 팽창부(CAS)의 제2 컨테이너(CN2) 내의 제3 냉매(C3)의 제2 압력(P2)에 대한 압력차를 증가시킨다. 이와 같이 증가된 제1 압력(P1)과 제2 압력(P2)의 압력차에 의하여 제1 컨테이너(CN1)로부터 다단 팽창부(CAS)의 전단부로 흐르는 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 유속을 증가시킴으로써, 최종적으로 제3 냉매(C3)의 냉각 용량을 효율적으로 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자동 조절밸브의 내한 한계성을 극복할 수 있으며, 압축기(CMP)로 순환되는 냉매의 온도를 낮춤으로써 압축기(CMP)의 과부하를 방지하여 냉각시스템의 안정화에 기여할 수 있다.
제어부(CTL)는 압축기(CMP)로부터 압축되어 토출되는 제1 내지 제3 냉매의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(SENS)와, 온도 센서(SENS)에 의하여 측정되는 냉매의 온도(T)에 따라 압력 조절부(P_CNT) 내에서 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 조절하기 위하여 승압 밸브(UV)에 개폐 제어신호를 제공하기 위한 마이컴(MIC)으로 이루어진다.
열교환부(EXC)는 다단 팽창부(CAS)에 의하여 토출되는 제3 냉매(C3)의 팽창 열교환에 의하여 척(CHK)에 공급되는 제4 냉매(C4)에 대하여 냉각 에너지를 제공한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 다단 팽창부(CAS)으로 순환되는 기상의 냉매의 압력을 압축기(CMP)로부터 토출되는 냉매의 온도에 따라 가변시킴으로써 냉각 시스템의 안정화에 필요한 구동을 원활하게 수행할 수 있다.
CAS: 다단 팽창부
CHP: 척
CMP: 압축기
CON: 응축기
CTL: 제어부
EXC: 열교환부
EXC 1:제1 열교환기
EXC 2: 제2 열교환기
EXC 3: 제3 열교환기
EXC 4: 제4 열교환기
P_CNT: 압력 조절부
SENS: 온도 센서

Claims (7)

  1. 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템에 있어서,
    제1 내지 제3의 응축온도(T1 내지 T3)를 가진 제1 내지 제3 냉매(C1 내지 C3)를 압축하여 토출하기 위한 압축기(CMP);
    냉각 사이클의 회수되는 냉매와의 열교환에 의하여 압축기(CMP)로부터 인입된 제1 냉매(C1)를 응축하기 위한 제1 열교환기(EXC 1);
    응축된 제1 냉매(C1)에 대하여 액상으로 분리시켜 기화시킴과 동시에 그 유속 조절에 의하여 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 승하강시키기 위한 압력 조절부(P_CNT);
    압력 조절부(P_CNT)에 의하여 승하강된 압력을 가진 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3) 중에서 제1 냉매(C1)와의 열교환에 의하여 기상의 제2 냉매(C2)를 응축시킨 상태에서 제2 냉매(C2)와의 팽창 열교환에 의하여 제2 압력(P2)을 가진 기상의 제3 냉매(C3)를 응축시키기 위한 다단 팽창부(CAS);
    압축기(CMP)로부터 압축되어 토출되는 냉매의 온도(T)에 따라 압력 조절부(P_CNT) 내에서 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 조절하기 위한 제어부(CTL); 및
    다단 팽창부(CAS)에 의하여 토출되는 제3 냉매(C3)의 팽창 열교환에 의하여 척(CHK)에 공급되는 제4 냉매(C4)에 대하여 냉각 에너지를 제공하기 위한 열교환부(EXC)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 제1 내지 제3 냉매(C1, C2 및 C3)는 상온에서 응축이 가능한 R115, 응축온도가 -20℃인 R23, 및 응축온도가 -40℃인 R14로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 압력 조절부(P_CNT)는 액상의 제1 냉매(C1)와 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)를 분리시키며 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 제공하기 위한 제1 컨테이너(CN1), 제1 컨테이너(CN1)로부터 응축된 액상의 제1 냉매(C1)를 기화시키기 위한 기화기(V1), 및 기화기(V1)에 병렬로 접속되어 응축된 액상의 제1 냉매(C1)의 유속 조절에 의하여 제1 컨테이너(CN1) 내에서 기상의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 승하강시키기 위한 승압 밸브(UV)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 압력 조절부(P_CNT)의 승압 밸브(UV)는 제어부(CNT)에 접속되며, 제어부(CNT)는 압축기(CMP)로부터 토출되는 냉매의 온도를 측정하는 온도 센서(SENS)의 온도에 따라 승압 밸브(UV)의 개폐량을 조절함으로써, 제1 컨테이너(CN1) 내에서 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)을 승하강시키는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 압력 조절부(P_CNT)의 기화기(V1)와 승압 밸브(UV)는 병렬로 접속됨으로써 승압 밸브(UV)의 개폐량에 따라 기화기(V1)로부터 토출되는 제1 냉매(C1)에 의하여 다단 팽창부(CAS)의 전단에서 제2 냉매(C2)와 열교환되는 냉각 열량을 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 다단 팽창부(CAS)는 압력 조절부(P_CNT)의 기화기(V1)로부터 인입되는 제1 냉매(C1)와의 열교환이 이루어짐으로써 압력 조절부(P_CNT)의 제1 컨테이너(CN1)로부터 인입되는 제2 내지 제3 냉매(C2, C3) 중에서 제2 냉매(C2)를 응축하기 위한 제2 열교환기(EXC 2), 제2 열교환기(EXC 2)에 의하여 응축된 액상의 제2 냉매(C2)와 기상의 제3 냉매(C3)를 분리하며 기상의 제3 냉매(C3)에 대하여 제2 압력(P2)을 제공하기 위한 제2 컨테이너(CN2), 및 응축된 제2 냉매(C2)의 기화 및 팽창에 따른 열교환에 의하여 기상의 제3 냉매(C3)를 응축시키기 위한 제3 열교환기(EXC 3)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 압축기(CMP)로부터 토출되는 냉매의 온도가 기준 설정치보다 높을 경우 그 온도차에 비례하여 제어부(CNT)는 압력 조절부(P_CNT) 내의 승압 밸브(UV)의 개폐량을 감소시킴으로써, 제1 컨테이너(CN1) 내의 제2 내지 제3 냉매(C2, C3)의 제1 압력(P1)과 다단 팽창부(CAS)의 제2 컨테이너(CN2) 내의 제3 냉매(C3)의 제2 압력(P2)에 대한 압력차를 증가시키는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템.
KR1020170049311A 2017-04-17 2017-04-17 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템 KR101829909B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170049311A KR101829909B1 (ko) 2017-04-17 2017-04-17 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170049311A KR101829909B1 (ko) 2017-04-17 2017-04-17 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101829909B1 true KR101829909B1 (ko) 2018-02-19

Family

ID=61387675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170049311A KR101829909B1 (ko) 2017-04-17 2017-04-17 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101829909B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115129092A (zh) * 2022-03-22 2022-09-30 无锡暖芯半导体科技有限公司 一种用于半导体晶圆制造的温控系统
KR102510849B1 (ko) * 2022-11-15 2023-03-17 주식회사 에프에스티 반도체 장비 온도 조절 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101373766B1 (ko) 2013-02-21 2014-03-14 (주)시나텍 냉각제를 사용하지 않는 반도체 칠러장치
JP2014517249A (ja) 2011-06-13 2014-07-17 リンゲルバック、フレッド 冷却システムおよび冷却方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014517249A (ja) 2011-06-13 2014-07-17 リンゲルバック、フレッド 冷却システムおよび冷却方法
KR101373766B1 (ko) 2013-02-21 2014-03-14 (주)시나텍 냉각제를 사용하지 않는 반도체 칠러장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115129092A (zh) * 2022-03-22 2022-09-30 无锡暖芯半导体科技有限公司 一种用于半导体晶圆制造的温控系统
CN115129092B (zh) * 2022-03-22 2023-08-22 无锡暖芯半导体科技有限公司 一种用于半导体晶圆制造的温控系统
KR102510849B1 (ko) * 2022-11-15 2023-03-17 주식회사 에프에스티 반도체 장비 온도 조절 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9429347B2 (en) Refrigeration apparatus
KR100925236B1 (ko) 반도체 제조 장비의 온도 조절 시스템
KR100754842B1 (ko) 반도체 공정설비를 위한 칠러 장치 및 그것의 제어방법
KR100609845B1 (ko) 반도체 공정설비용 칠러장치
EP3301380B1 (en) Refrigeration cycle device and refrigeration cycle device control method
US9625197B2 (en) Constant-temperature liquid circulation apparatus and operation method thereof
JP2006292204A (ja) 恒温維持装置。
EP3115715B1 (en) Refrigeration cycle system
CN108474594B (zh) 制冷装置
KR101429070B1 (ko) 냉동장치의 냉동사이클
US7152426B1 (en) Thermal control systems for process tools requiring operation over wide temperature ranges
KR101829909B1 (ko) 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템
KR101354474B1 (ko) 작업 공정설비용 칠러장치
WO2016117037A1 (ja) 冷凍装置
US20210116150A1 (en) Liquid temperature adjustment apparatus and temperature adjustment method using the same
JP6563374B2 (ja) 水素ガス冷却装置
US20190353414A1 (en) Expansion Unit for Installation in a Refrigerant Circuit
US7337625B1 (en) Thermal control systems for process tools requiring operation over wide temperature ranges
KR101501175B1 (ko) 반도체 공정용 칠러의 온도제어 방법
KR20150007555A (ko) 반도체 공정용 칠러
JP4786599B2 (ja) 冷却システム
KR100773474B1 (ko) 반도체 제조장비의 칠러 시스템
WO2022163793A1 (ja) 冷凍装置、冷凍装置の制御方法及び温度制御システム
US6330805B1 (en) Method of operating a refrigerating unit with a refrigerant fluid circuit
KR100876285B1 (ko) 가스히트펌프 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant