KR102224227B1 - 반도체 제조설비용 진공칠러탱크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 가공장치의 반응로(10)의 순환유로에 냉매를 공급하기 위해 냉매유출구와 냉매유입구가 결합되고 내부에 냉매가 채워진 칠러탱크에 있어서, 상부에 있는 단차진 개구프레임의 내측에 결합되는 내부케이싱과 개구프레임의 외측에 결합되는 외부케이싱, 내외부케이 사이에 설치된 한개 이상의 각격유지부재, 내외부케이싱의 미리 정해진 위치에 설치된 복수의 연통관으로 구성된 진공탱크; 상부에 결합되는 뚜껑; 상기 외부케이싱에 결합된 진공용 체크밸브; 상기 내부케이싱의 하부에 형성된 복수의 걸림턱에 다수의 통공이 형성되어 상기 걸림턱의 상부에 설치된 확산판; 상기 확산판의 하부에 형성된 연통관에 결합된 히터; 상기 확산판의 상부 연통관에 결합된 온도센서; 상기 진공탱크의 하부와 상부에 수직으로 결합된 레벨측정관; 상기 레벨측정관의 중심부에 연장된 슬라이딩 축; 상기 슬라이딩 축에 슬라이딩 결합되고 내부에 자석이 결합된 하부 부력체, 중간 부력체 및 상부 부력체; 상기 슬라이딩 축의 하단부와 각 부력체 사이에 결합되는 복수의 구간링; 상기 슬라이딩 축의 내부에 설치되어 측정위치의 수위를 감지하는 복수의 마그네틱센서; 및 상기 온도센서와 마그네틱 센서의 신호를 받아 유입되는 냉매의 온도와 유입량 및 히터의 작동을 제어하는 콘트롤러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 제조설비용 진공칠러탱크{A vacuum chiller tank for semiconductor manufacturing equipments}
본 발명은 반도체 제조설비용 진공칠러탱크에 관한 것으로 더 구체적으로는 반도체 가공장치 반응로의 순환유로에 냉매를 공급하는 칠러탱크를 진공케이스로 구성하여 내외부로 열교환을 차단하면서 두꺼운 절연재의 부착을 생략하고, 냉매의 수위를 복수의 부력체와 마그네틱센서로 측정하여 측정오류를 막을 수 있는 반도체 제조설비용 진공칠러탱크에 관한 것이다.
반도체 제조 설비에서 사용되는 칠러(chiller)란 웨이퍼나 디스플레이 소자 등 반도체 소자의 제조공정에서 가공부의 안정적인 공정제어를 위한 온도조절장치이다. 특히 반도체 제조공정의 칠러는 식각 및 노광공정 등의 주요공정에서 사용하게 되는데 공정 중 과도한 열이 발생하는 웨이퍼 고정척이나 반응로의 온도를 일정하게 유지시켜 줌으로써 고온으로 인한 웨이퍼의 불량을 막아주게 된다.
웨이퍼 등이 안착되는 반응로의 척에 냉매가 배관을 통해 공급되어 척의 내부에 순환하면서 반도체 가공설비의 후면을 냉각시킨 후 유입배관을 통하여 냉각장치로 유입되어 냉각이 이루어진 다음, 칠러탱크의 내부로 순환되도록 구성된다. 순환 중인 냉매가 증발 등에 의해 부족해지면 이를 보충하기 위한 냉매보충탱크가 유입배관에 연결된다.
칠러탱크는 뚜껑이 구비되어 기밀이 유지되도록 스테일레스 등의 금속으로 제작된 냉매 탱크를 말한다. 냉매 탱크는 격리판에 의해 기존에 탱크 내부에 있는 냉매와 냉각장치를 거쳐 들어온 냉매가 혼합되는 혼합조와 혼합된 냉매가 일정 기준 이하로 냉각된 경우 히터로 가열을 하는 가열조로 구분된다. 혼합조의 하부에 있는 냉매유출구를 통해 나온 냉매는 도중에 설치된 펌프에 의해 가속되어 반응로에 공급되는 구조로 구성되며, 보통 냉각장치, 냉매보충탱크, 펌프와 칠러탱크, 콘트롤러 등이 하나의 케이스에 삽입되어 냉각기를 구성한다.
종래의 칠러탱크는 철판용기 내부에 냉매가 들어있어 외부와 열교환이 이루어져 냉각효과가 떨어지고 칠러탱크의 외부에는 이슬이 맺히는 등의 문제가 있으므로 보통 가스켓이나 단열재로 칠러탱크의 외부를 피복하여 열교환을 방지하고 있다. 대한민국 등록특허 10-1466484호의 캐니스터용 칠러에서는 상부가 개방된 함체형상의 트레이, 트레이의 내벽면과 일정 간격 이격되게 트레이에 삽입되며 내부에 캐니스터가 수용되는 내부케이싱 및 내부케이싱과 상기 트레이 사이에 배치되며 상기 내부케이싱으로부터 배출되는 냉매를 집수하는 배수함을 포함하고, 트레이의 외부에 두터운 단열재(A)를 씌워 트레이의 표면에 결로가 발생되는 것을 방지하기 위한 기술이 개발되었다.
근래에는 디스플레이 장치 등의 반도체 소자가 대형화되고, 웨이퍼의 크기가 커짐에 따라 냉각효율을 높이기 위해 냉매의 온도를 더욱 낮춰야하므로 단열재의 두께가 점차 두꺼워져 협소한 냉각기의 케이스 내부에 칠러탱크를 넣기가 쉽지 않은 상태에 이르렀으며, 단열재의 외부에 여전히 결로가 발생한다는 문제점이 있다.
한편, 냉각기에 사용되는 냉매는 칠러탱크의 내부나 순환과정중에 일부가 증발하여 소실되므로 칠러탱크의 내부에 레벨게이지를 설치하여 냉매의 수위를 감지하여 냉매가 하부족면 콘트롤러에 의해 냉매가 자동으로 보충되는 시스템이 채택되고 있으나, 레벨게이지 자체에 문제가 발생하여 냉매의 수위가 지나치게 낮아져 냉각기의 동작이 정지되거나 히터의 코일이 노출되어 과열이 발생되는 등의 사고가 발생되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 10-1466484호
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 웨이퍼의 면적이 넓어져 냉매의 온도가 내려가더라도 칠러탱크 내외부의 열교환을 효과적으로 차단하고, 칠러탱크의 레벨게이지를 보완하여 냉매의 수위측정 에러를 방지하며, 냉매가 원활하게 혼합되어 균일한 온도를 유지하도록 하고, 냉매에 유입된 미세한 불순물도 걸러질 수 있도록 하는 것을 주요 개선과제로 하였다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 반도체 가공장치의 반응로(10)의 순환유로에 냉매를 공급하기 위해 하부에 형성된 냉매유출구(110)와 순환된 냉매가 상부로 유입되는 냉매유입구(120)가 결합되고 내부에 냉매가 채워진 칠러 탱크에 있어서, 상부에 내측으로 좁아지는 단차진 개구프레임(150)의 내측과 외측에 결합되는 용기형상의 내부케이싱(130)과 외부케이싱(140), 상기 내부케이싱(130)과 외부케이싱(140) 사이에 설치된 한개 이상의 각격유지부재(160), 내부케이싱과 외부케이싱의 측면과 하부의 미리 정해진 위치에 관통하는 복수의 연통관으로 구성된 진공탱크; 상기 단차진 개구프레임에 대응되는 형상으로 내부에 단열재가 결합된 뚜껑(170); 상기 외부케이싱에 결합된 진공용 체크밸브(190); 상기 내부케이싱의 하부에 복수의 걸림턱(210)이 형성되고, 다수의 통공이 형성되어 상기 걸림턱의 상부에 설치된 확산판(220); 상기 확산판의 일정 거리 이격된 일측 연통관에 결합된 온도센서(230); 상기 확산판의 하부에 형성된 연통관에 결합되어 필요시 냉매를 가열하는 히터(240); 상기 진공탱크의 하부와 상부에 있는 연통관에 연결되어 수직으로 결합된 레벨게이지(300); 상기 레벨측정관의 중심부에 상부에서 하부로 연장된 슬라이딩 축(320); 상기 슬라이딩 축에 중심부가 관통되어 상하로 슬라이딩 가능하게 결합되고 내부에 자석이 결합된 하부 부력체(330), 중간 부력체(340) 및 상부 부력체(350); 상기 슬라이딩 축(320)의 하단부와 각 부력체 사이 에 결합되는 복수의 구간링; 상기 슬라이딩 축(320)의 내부에 구간링으로부터 정해진 위치에 설치되고, 콘트롤러(70)에 연결된 복수의 마그네틱센서; 및 상기 진공탱크의 상부에 있는 연통관에 결합된 여수배출관; 및 상기 온도센서(230)와 마그네틱 센서의 신호를 받아 상기 냉매유입구(120)에 유입되는 냉매의 온도와 유입량 및 히터(240)의 작동을 제어하는 콘트롤러(70);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 칠러탱크의 케이스를 진공으로 하여 웨이퍼의 면적이 넓어지고 냉매의 냉각 적정온도가 내려가더라도 칠러탱크 내외부의 열교환을 효과적으로 차단하고, 두꺼운 단열재를 사용하지 않아 냉각기의 공간활용이 원활해지며, 칠러탱크에 상중하 부력체와 다수의 센서가 구비되어 수위측정 에러를 방지하고, 다수의 분출공이 형성된 확산파이와 확산파이프의 하단에 필터를 설치하여 냉매가 원활하게 혼합되어 균일한 온도를 유지할 수 있으며, 냉매에 유입된 미세한 불순물도 걸러져 냉매의 순환이 원활해지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비용 진공칠러탱크와 주변 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비용 진공칠러탱크의 구성을 설명하기 위한 참고도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비용 진공칠러탱크를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 레벨게이지와 투명수지측정관의 구성을 설명하기 위한 상세도.
본 발명은 반도체 제조 설비에서 사용되는 칠러탱크에 관한 것으로 이하 도면을 참고하면서 상세히 설며하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비용 진공칠러탱크와 주변 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비용 진공칠러탱크의 구성을 설명하기 위한 참고도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비용 진공칠러탱크를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 레벨게이지와 투명수지측정관의 구성을 설명하기 위한 상세도이다.
칠러(20)는 반도체 제조 공정중에 과도한 열이 발생하는 웨이퍼 고정척이나 반응로(10)의 온도를 일정하게 유지시켜 주는 냉각기를 지칭하는 것이다. 근래에는 디스플레이 장치 등의 반도체 소자가 대형화 되며, 웨이퍼의 크기가 커짐에 따라 냉각효율을 높이기 위해 냉매의 온도를 더욱 낮춰야만 하는데 종래의 칠러탱크는 철판용기 내부의 냉매가 외부와 열교환이 이루어져 냉각효과가 떨어지고, 외부에 이슬이 맺히는 등 문제가 발생하므로 점점더 두꺼운 단열재로 칠러탱크의 외부를 감싸 칠러탱크 내외부의 열교환을 줄이고 있었으며, 냉매의 수위를 감지하기 위한 레벨게이지 등에도 문제가 발생하여 칠러 작동이 정지되는 사고가 발생하는 문제점이 있었다.
칠러(20)는 냉각장치(50), 냉매보충탱크(30), 칠러탱크(100)와 펌프(80) 및 콘트롤러(70) 등이 하나의 케이스에 삽입되어 구성된다. 도1 을 참조하면 반도체 집적회로 제작을 위한 반응로(10)에서 배관을 통해 유입된 냉매가 반응로(10)의 내부에 순환되면서 반응로(10)의 후면을 냉각한 후에 배관을 통해 냉각장치(50)로 유입된다. 이때, 순환 중인 냉매가 부족해지면 이를 보충하기 위해 냉매보충탱크(30)에서 보충밸브(35)를 통해 부족한 냉매가 냉각장치(50)로 유입된다.
냉각장치(50)를 거쳐 차가워진 냉매는 칠러탱크의 상부에 있는 냉매유입구(120)를 통해 유입되며, 내부의 혼합조와 가열조에 의해 일정한 온도로 유지된 상태로 칠러탱크 하부에 있는 냉매유출구(110)를 통해 밖으로 나와 배관 사이에 설치된 펌프(80)에 의해 가속되어 반응로에 공급된다.
칠러탱크(100)는 뚜껑(170)이 구비되어 기밀이 유지되도록 금속으로 제작된 냉매 탱크를 말하는데 종래의 칠러탱크는 내외부의 열교환으로 냉각효율이 떨어지고 이슬이 맺히는 문제를 카스켓이나 단열재로 보완하고 있었는데, 냉매의 온도가 낮아짐에 따라 단열재의 두께가 점차 두꺼워져 협소한 냉각기의 케이스 내부에 칠러탱크를 넣기가 쉽지 않게 되었고, 단열재의 외부에 여전히 결로가 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 본 발명의 칠러탱크(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 탱크를 진공탱크로 형성하기 위해 내측으로 좁아지는 단차진 개구프레임(150)의 내측에 내부케이싱이 설치되고, 개구프레임(150)의 외측에 외부 케이싱이 결합되어 2중 탱크로 구성되고, 내부의 공기를 빼내 진공이 되도록 하였다. 밀봉된 내부케이싱과 외부 케이싱 사이에 공기를 빼내면 진공탱크는 진공상태가 되는데, 진공상태 후에도 케이스 형상이 유지 될 수 있도록 내부케이싱과 외부 케이싱 사이의 공간에 설치된 띠 형상의 각격유지부재(160)가 한개 이상 설치되고, 내외부 케이싱 사이에 설치된 복수의 연통관이 내외부 케이싱 사이의 간격을 지지하게 된다.
연통관은 냉매유입구(120)와 냉매유출구(110), 초과된 냉매를 배출하기 위한 여수배출관(700), 온도센서(230), 히터(240), 레벨측정관(310), 투명수위측정관(500), 드레인밸브 등을 설치하기 위해 내외부 케이싱을 관통하여 용접에 의해 설치된 관이다.
진공탱크 내부에는 유입된 냉매의 혼합을 위한 확산파이프(250)와 필터(260)가 설치된 혼합조와 혼합조의 하부에 냉매 가열을 위해 히터(240)가 설치된 가열조, 혼합조와 가열조 사이에 설치된 확산판(220), 냉매의 수위 측정을 위해 레벨게이지(300)와 투명수위측정관(500) 등으로 구성된 2가지 측정기가 결합된다. 이러한 구성 등은 내부케이싱과 외부케이싱을 관통하는 복수의 연통관을 통해 설치된다.
진공탱크의 상부에는 뚜껑(170)이 결합되는데 뚜껑은 하부가 내부케이싱(130)과 외부케이싱(140)에 결합된 개구프레임(150)의 형상에 대응되는 형상으로 구성되며, 내부에 단열재가 설치되어 단열이 이루어지도록 구성된다. 외부케이싱의 일측에는 내부케이싱과 외부케이싱 사이의 공간에서 공기를 빼내기 위한 진공용 체크밸브(190)가 결합된다. 상기와 같이 구성된 진공탱크는 종래의 칠러탱크에 발생하는 문제점을 개선해 진공탱크 내부 냉매의 냉각효율이 탁월해지며, 단열재를 사용하지 않아 칠러의 공간활용이 원활해진다.
냉각장치(50)를 거쳐 진공탱크에 유입되는 냉매는 혼합조에 기존에 있던 냉매와 혼합되어 일정 온도를 유지하게 된다. 진공탱크의 냉매유입구(120)의 단부에 연결된 확산파이프(250)가 설치되는데 확산파이프(250)는 칠러탱크의 중앙부까지 수평으로 연장된 후 하향 절곡되어 수직으로 연장되는 부분의 외부에는 다수의 유출공이 형성되어 냉각장치를 거쳐 유입된 차가운 냉매가 탱크 내부에 있는 냉매와 원활하게 혼합되며, 확산파이프의 하단부에는 필터(260)가 결합되어 유입되는 냉매에 포함된 불순물이 걸러지도록 구성된다. 수직 연장부에 유출공이 설치되면 냉매는 측면으로 유출되어 확산되고, 불순물은 하중에 의해 낙하되어 하단에 있는 필터에 모여지며, 모여진 불순물은 점검시에 비워지게 된다.
내부케이싱(130)의 혼합조와 히터(240)가 설치된 가열조 사이에는 내측으로 돌출된 걸림턱(210)이 복수로 형성되고 그 상부에 확산판(220)이 설치된다.
확산판은 혼합조와 가열조를 경계짓는 판으로 일정한 부분 예컨데 히터(240)의 몸체가 있는 부분은 열려 있도록 구성된다. 상하부를 관통하는 수많은 통공이 형성되어 가열조에서 덥혀진 냉매가 서서히 혼합조로 상승하여 혼합되고, 확산판의 열려있는 부분으로 상부의 차가운 냉매가 내려와 순환되도록 구성되는 것이 바람직하다.
가열조에 있는 연통관에 결합되어 설치된 히터(240)는 칠러탱크 내부로 길게 돌출된 관의 내부에 전열선이 설치되고 석면으로 채워지는 구조로 콘트롤러(70)의 신호에 의해 냉매가 일정 수준 이하로 낮아지면 작동된다.
진공탱크 내부 냉매의 온도측정을 위해 확산판(220)의 상부로 일정 거리 이격된 곳에 콘트롤러(70)에 연결된 온도센서(230)가 설치되는데, 온도센서(230)는 냉매의 평균온도를 측정해야 하므로 연통관을 통해 결합되어 탱크 내부로 길게 연장된 형태로 설치되는 것이 바람직하다.
진공탱크 내부의 냉매 온도가 기준온도 보다 낮으면 가열조에 설치된 히터(240)가 작동되어 냉매의 온도를 높이고, 냉매의 온도가 기준치보다 높으면 냉각장치(50)의 출력을 높여 낮은 온도의 냉매가 유입되어 냉매의 평균온도를 균일하게 맞출 수 있도록 구성된다.
한편, 칠러에 순환되는 냉매는 순환과정중에 일부가 증발하여 소실되므로 냉매를 보충해줘야 하는데 종래의 칠러탱크는 내부에 레벨게이지를 설치하고 냉매의 수위를 감지하여 냉매가 하부족면 콘트롤러(70)에 의해 냉매가 자동 보충되는 시스템이 채택되고 있으나, 레벨게이지(300)에 문제가 발생되면 수위측정 에러가 발생되어 냉매의 수위가 낮아져 코일이 노출되어 과열이 발생되거나 칠러의 동작이 정지되는 사고가 발생되는 문제점이 있었다.
냉매의 수위를 측정하는 레벨게이지(300)는 냉매 측정구간의 수위를 측정하는 장치로, 도 2에 도시된 바와 같이 냉매유출관의 직상부에서부터 후술하는 여수배출관(700) 직하부 사이의 냉매 수위를 측정하도록 구성되며, 레벨측정관(310), 슬라이딩 축(320), 하부 부력체(330), 중간 부력체(340), 상부 부력체(350), 각 부력체의 슬라이딩 구간을 한정하는 구간링들, 레벨측정관(310) 내부에 매립되어 수위를 측정하는 복수의 위치센서로 구성된다.
레벨측정관(310)은 관의 형태로, 진공탱크의 측면 하부와 상부에 형성된 연통관에 결합되어 수직으로 연결되는 구성이고, 레벨측정관(310)의 중심부에는 상부에 설치된 마개로부터 슬라이딩 축(320)이 수직으로 설치되며, 슬라이딩 축(320)에 중앙 부분이 뀌어져 레벨측정관(310) 내부에서 상하로 슬라이딩하는 원통 형상의 하부 부력체(330), 중간 부력체(340)와 상부 부력체(350)가 결합되며, 각 부력체의 슬라이딩 구간을 한정하는 복수의 구간링이 결합된다. 구간링은 레벨측정관(310)의 내측지름과 유사한 크기로 제작하여 구간링 주변에 복수의 통공을 설치하거나 구간링의 지름을 레벨측정관(310)의 내측 지름보다 작게 구성하여 냉매가 원활하게 유통되도록 구성하여야 한다.
구간링은 도 3에 도시된 바와 같이 부족구간, 작동구간, 초과구간을 나누는 경계에 설치되고, 제1 구간링(360)은 슬라이딩 축(320)의 하단 즉, 상기 냉매유출관의 직상부와 같은 높이로 설치되고, 제2 구간링(370)은 측정구간의 아래로부터 40%에 해당하는 위치에 설치되며, 제3 구간링(380)은 측정구간의 아래로부터 80%에 해당하는 위치에 설치된다.
부족구간은 제1 구간링(360)과 제2 구간링(370) 사이로 하부 부력체(330)가 삽입된 구간이고, 작동구간은 제2 구간링(370)과 제3 구간링(380) 사이로 중간 부력체(340)가 삽입된 구간이며, 초과구간은 제3 구간링(380)의 상부로 상부 부력체(350)가 삽입된 구간이다.
부력체는 코르크나, 속이 빈 플라스틱 등으로 제작되어 부력을 가진 것으로, 레벨측정관(310)의 내측 지름보다 일정 간격 작은 지름을 가진 원통체이고, 내부에 슬라이딩 축(320)이 삽입되는 통공이 형성되고, 통공의 내측에 부력체의 부력에 영향을 주지 않는 작은 원통 또는 막대자석이 매립된다. 자석은 부력체의 상단이나 하단에 설치될 수도 있으나 본 발명에서는 부력체의 중간 부위에 설치되었다.
상기 슬라이딩 축(320)에는 상기 부력체에 매립된 자석과 반응하여 냉매의 수위를 측정하기 위한 복수의 수위센서가 슬라이딩 축(320) 내부에 설치된다.
수위센서로 자석과 반응하는 마그네틱센서(400)가 사용되는데, 마그네틱센서(400)는 진공관 내부에 얇고 작은 금속판과 접지가 매립되어 자석이 접근하면 금속판이 휘어져 통전되거나 단전되도록 구성된 스위치이다.
수위센서는 하부 부력체(330)가 제1 구간링(360)에 닿았을때에 하부 부력체(330)에 매립된 자석 위치에 대응되는 위치의 슬라이딩 축(320) 내부에 하부족 센서(410)가 결합되고, 하부 부력체(330)가 제2 구간링(370)의 하단에 닿았을때 반응하는 상부족 센서(420), 같은 방법으로, 중간 부력체(340)가 제2 구간링(370)의 상부에 닿았을 때 반응하는 하작동 센서(440), 중간 부력체(340)가 제3 구간링(380)의 하부에 닿았을 때 반응하는 상작동 센서(450)와 상부 부력체(350)가 제3 구간링(380) 상부에 닿았을 때 반응하는 하초과 센서(470) 및 상부 부력체(350)가 여수배출관(700)의 바로 아래 선상에 위치하면 반응하는 상초과 센서(480)가 설치된다.
먼저, 냉매의 수위가 정상 작동구간에 있을 때에 대해서 설명하면, 하부 부력체(330)가 상부족 센서(420)에 접촉하고 상부 부력체(350)가 하초과 센서(470)에 접촉한 상태에서 중간 부력체(340)가 하작동 센서(440) 위치에 있을 때부터 상작동 센서(450)에 접촉하기 전까지는 콘트롤러(70)의 냉매유입신호에 의해 냉매보충탱크(30)의 보충밸브가 열려 부족한 냉매가 유입되고, 중간 부력체(340)가 상작동 센서(450)에 접촉하면 냉매유입이 정지된다. 냉매의 수위가 부족구간에 있을때에도 냉매유입신호는 계속 발생하지만 상부 부력체(350)가 하초과 센서(470), 중간 부력체(340)가 하작동 센서(440)에 접촉하고, 하부 부력체(330)가 상부족 센서(420)에서 벗어나는 순간부터 알람이나 점멸등을 통해 경보가 발생하며, 하부 부력체(330)가 하부족 센서(410)에 접촉하면 경보에 더하여 칠러의 작동이 자동으로 정지되도록 설계된다.
냉매의 수위가 초과구간에 있을때에는 상부족 센서(420)와 상작동 센서(450)가 반응된 상태에서는 냉매유입 중지 상태인데, 상부 부력체(350)가 하초과 센서(470)를 벗어나면 경보가 울리고, 상초과 센서(480)에 접촉하면 칠러의 작동이 자동으로 정지되도록 설계된다.
수위센서가 정상 작동하지 않을때, 예컨데, 냉매가 작동구간에 있는데 하초과 센서(470)가 접촉신호가 없거나, 상부족 센서(420)에 신호가 없는 등의 경우는 수위센서가 정상하작동지 않는 경우로 일정시간 경보가 울린 후 칠러의 동작이 멈추도록 설계된다. 이로서 3개의 부력체 중 어느 하나라도 정상작동을 하지 않으면, 경보와 함께 멈출 수 있도록 중복적으로 측정 상태를 체크하여 레벨게이지의 측정오류를 방지할 수 있다.
여수배출관(700)은 초과구간의 직상부에 설치되어 초과구간을 넘어선 냉매가 외부로 유출되도록 구성된 관으로, 이는 칠러탱크의 가동 전에 정상 작동는지 시험할때 사용되는 것으로 실제로 칠러가 작동중일 때는 냉매가 유출되어서는 안된다.
칠러탱크의 하부에는 연통관에 연결된 드레인 밸브(600)가 설치 되는데, 이는 칠러탱크의 세척이나 점검시 냉매를 배출하기 위해 설치된다.
이에 더하여, 냉매 측정을 위한 보완용으로 투명수위측정관(500)이 레벨측정관(310)과 함께 진공탱크 외부의 연통관에 설치되는데, 투명수위측정관(500)의 내부에는 빨간색 등의 색상이 염색된 부구(550)가 삽입되어 냉매의 수위를 시각적으로 확인할 수 있는 한편 레벨측정관(310)이 정상적으로 작동되는지 시각적으로 확인할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 칠러탱크의 케이스를 진공으로 하여 반도체의 크기증가로 냉매의 적정온도가 내려가더라도 칠러탱크 내외부의 열교환을 효과적으로 차단하고, 단열재를 사용하지 않아 냉각기의 공간활용이 원활해지며, 레벨게이지의 특이한 구성으로 에러없이 냉매의 수위를 측정하여 수위측정 에러를 방지하고, 다수의 분출공이 형성된 확산파이와 확산파이프의 하단에 필터를 설치하여 냉매가 원활하게 혼합되어 균일한 온도를 유지할 수 있으며, 냉매의 불순물이 걸러져 냉매의 순환이 원활해지는 효과가 있다.
10 : 반응로 20 : 칠러
30 : 냉매보충탱크 35 : 보충밸브
50 : 냉각장치 70 : 콘트롤러
80 : 펌프 100 : 칠러탱크
110 : 냉매유출구 120 : 냉매유입구
130 : 내부케이싱 140 : 외부케이싱
150 : 개구프레임 160 : 각격유지부재
170 : 뚜껑 190 : 체크밸브
210 : 걸림턱 220 : 확산판
230 : 온도센서 240 : 히터
250 : 확산파이프 260 : 필터
300 : 레벨게이지 310 : 레벨측정관
320 : 슬라이딩 축 330 : 하부 부력체
340 : 중간 부력체 350 : 상부 부력체
360 : 제1 구간링 370 : 제2 구간링
380 : 제3 구간링 400 : 마그네틱센서
500 : 투명수위측정관 550 : 부구
600 : 드레인 밸브 700 : 여수배출관

Claims (5)

  1. 반도체 가공장치의 반응로(10)의 순환유로에 냉매를 공급하기 위해 하부에 형성된 냉매유출구(110)와 순환된 냉매가 상부로 유입되는 냉매유입구(120)가 결합되고 내부에 냉매가 채워진 칠러탱크에 있어서,
    상부에 내측으로 좁아지는 단차진 개구프레임(150)의 내측에 결합되는 용기형상의 내부케이싱(130)과 개구프레임(150)의 외측에 결합되는 외부케이싱(140), 상기 내부케이싱(130)과 외부케이싱(140) 사이에 설치된 한개 이상의 간격유지부재(160), 내부케이싱(130)과 외부케이싱(140)의 측면과 하부의 미리 정해진 위치에 관통하는 복수의 연통관으로 구성된 진공탱크;
    상기 단차진 개구프레임에 대응되는 형상으로 내부에 단열재가 결합된 뚜껑(170);
    상기 외부케이싱(140)에 결합된 진공용 체크밸브(190);
    상기 내부케이싱(130)의 하부에 내측으로 돌출된 복수의 걸림턱(210)이 형성되고, 다수의 통공이 형성되어 상기 걸림턱(210)의 상부에 설치된 확산판(220);
    상기 확산판(220)의 하부에 형성된 연통관에 결합되어 필요시 냉매를 가열하는 히터(240);
    상기 확산판(220)의 일정 거리 이격된 상부 일측 연통관에 결합된 온도센서(230);
    상기 진공탱크의 하부와 상부에 있는 연통관에 연결되어 수직으로 결합된 레벨측정관(310);
    상기 레벨측정관(310)의 중심부에 상부에서 하부로 연장된 슬라이딩 축(320);
    상기 슬라이딩 축(320)에 중심부가 관통되어 상하로 슬라이딩 가능하게 결합되고 내부에 자석이 결합된 하부 부력체(330), 중간 부력체(340) 및 상부 부력체(350);
    상기 슬라이딩 축(320)의 하단부와 각 부력체 사이에 결합되는 복수의 구간링;
    상기 슬라이딩 축(320)의 내부에 구간링으로부터 일정 거리 이격된 위치에 설치되어 측정구간의 수위를 감지하는 복수의 마그네틱센서(400); 및
    상기 온도센서(230)와 마그네틱 센서의 신호를 받아 상기 냉매유입구(120)에 유입되는 냉매의 온도와 유입량 및 히터(240)의 작동을 제어하는 콘트롤러(70);를 포함하고,
    상기 구간링은 부족구간, 작동구간, 초과구간을 나누는 경계에 설치되고, 제1 구간링(360)은 슬라이딩 축(320) 내부의 상기 냉매유출구 상부와 같은 높이로 설치되고, 제2 구간링(370)은 측정구간의 아래로부터 40%에 해당하는 위치에 설치되며, 제3 구간링(380)은 측정구간의 아래로부터 80%에 해당하는 위치에 설치되고,
    상기 마그네틱센서(400)는 슬라이딩 축(320) 내부에 하부 부력체(330)가 제1 구간링(360)에 닿았을때에 하부 부력체(330)에 매립된 자석 위치에 대응되는 위치에 하부족 센서(410), 하부 부력체(330)가 제2 구간링(370)의 하단에 닿았을때 반응하는 상부족 센서(420), 중간 부력체(340)가 제2 구간링(370)의 상부에 닿았을 때 반응하는 하작동 센서(440), 중간 부력체(340)가 제3 구간링(380)의 하부에 닿았을 때 반응하는 상작동 센서(450)와 상부 부력체(350)가 제3 구간링(380) 상부에 닿았을 때 반응하는 하초과 센서(470) 및 상부 부력체(350)가 여수배출관(700)의 바로 아래 선상에 상초과 센서(480)가 결합되는 것을 특징으로 하는 진공칠러탱크.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉매의 수위가 작동구간에 있을때, 하부 부력체(330)가 상부족 센서(420)에 접촉하고 상부 부력체(350)가 하초과 센서(470)에 접촉한 상태에서 중간 부력체(340)가 하작동 센서(440) 위치에 있을 때부터 상작동 센서(450)에 접촉하기 전까지는 콘트롤러(70)의 냉매유입신호에 의해 냉매가 유입되고, 중간 부력체(340)가 상작동 센서(450)에 접촉하면 냉매유입이 정지되도록 구성되며, 냉매의 수위가 부족구간에 있을때는 냉매유입신호는 계속 발생하고, 상부 부력체(350)가 하초과 센서(470), 중간 부력체(340)가 하작동 센서(440)에 접촉하고, 하부 부력체(330)가 상부족 센서(420)에서 벗어나는 순간부터 경보가 발생하며, 하부 부력체(330)가 하부족 센서(410)에 접촉하면 칠러의 작동이 정지되도록 구성되고, 냉매의 수위가 초과구간에 있을때에는 냉매유입 중지 상태에서 상부 부력체(350)가 하초과 센서(470)를 벗어나면 경보가 울리고, 상초과 센서(480)에 접촉하면 칠러의 작동이 정지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공칠러탱크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉매유입구(120)의 단부에는 외면에 다수의 유출공이 형성된 확산파이프(250)가 결합되고, 상기 확산파이프(250)의 하단부에는 이물질 거름필터(260)가 결합되며, 상기 진공탱크의 하부에 있는 연통관에 드레인 밸브(600)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 진공칠러탱크.
  5. 삭제
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