KR102436005B1 - Hybrid step temperature control system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 스텝 온도제어시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광범위한 온도 제어가 가능하고, 공정 중 빠른 온도 변화에 대한 신속한 대응이 가능하며, 보다 정밀한 온도 제어가 가능한 하이브리드 스텝 온도제어시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a hybrid step temperature control system, and more particularly, to a hybrid step temperature control system that enables a wide range of temperature control, a rapid response to a rapid temperature change during a process, and more precise temperature control. .
반도체 소자 기술이 점차 고도화되면서 반도체 제조 설비에 적용되는 장비의 제어 정밀도 역시 중요해지고 있다. As semiconductor device technology is gradually advanced, the control precision of equipment applied to semiconductor manufacturing facilities is also becoming important.
반도체 제조 설비에는 온도제어시스템이 이용된다. 온도제어시스템은 반도체 제조 설비의 온도를 제어하는 장치로서, 칠러(chiller) 등의 명칭으로 사용되고 있다. A temperature control system is used in a semiconductor manufacturing facility. The temperature control system is a device for controlling the temperature of a semiconductor manufacturing facility, and is used under the name of a chiller.
반도체 제조 설비용 온도제어시스템은 열 매체의 온도를 제어하도록 다양한 히터 및 냉각 장치를 포함하여 구성되는데, 최근 들어 열전소자를 이용하여 온도를 제어하는 방식이 소개되고 있다. A temperature control system for a semiconductor manufacturing facility includes various heaters and cooling devices to control the temperature of a thermal medium. Recently, a method of controlling the temperature using a thermoelectric element has been introduced.
열전소자는 열에너지를 전기에너지로 변환하거나 전기에너지를 열에너지로 변환하는 장치로서, 종래의 방식에 비해 구성이 간단하면서도 냉각 효과가 뛰어난 장점이 있다. 예를 들어, 열전소자는 펠티에(Peltier) 소자가 이용될 수 있다. A thermoelectric element is a device that converts thermal energy into electrical energy or converts electrical energy into thermal energy, and has a simple configuration and excellent cooling effect compared to the conventional method. For example, the thermoelectric element may be a Peltier element.
한편, 최근 들어 반도체 제조 설비용 온도제어시스템은 반도체 제조 공정의 트렌드에 대응하여 보다 광범위한 온도 제어 기능과, 공정 중 빠른 온도 변화에 대한 신속한 대응, 및 보다 정밀한 온도 제어 기능이 요구되고 있다. Meanwhile, in recent years, a temperature control system for a semiconductor manufacturing facility is required to have a broader temperature control function, a rapid response to a rapid temperature change during the process, and a more precise temperature control function in response to the trend of the semiconductor manufacturing process.
관련된 선행기술로서 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0026949호(2014.03.06, 공개일)가 있으며, 상기 선행문헌에는 반도체 제조설비의 온도제어 장치 및 그 제어방법이 개시되어 있다. 다만, 이에 개시된 선행문헌에 따르는 온도제어 장치의 경우 광범위한 온도 제어가 어려우며, 공정 중 빠른 온도 변화에 대한 신속한 대응이 어렵고, 정밀한 온도 제어가 어려운 단점이 있다. As a related prior art, there is Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0026949 (published on March 6, 2014), which discloses a temperature control apparatus for a semiconductor manufacturing facility and a method for controlling the same. However, in the case of the temperature control device according to the prior art disclosed herein, it is difficult to control a wide range of temperature, it is difficult to quickly respond to a rapid temperature change during the process, and it is difficult to precisely control the temperature.
본 발명의 목적은 광범위한 온도 제어가 가능하고, 공정 중 빠른 온도 변화에 대한 신속한 대응이 가능하며, 보다 정밀한 온도 제어가 가능한 하이브리드 스텝 온도제어시스템을 제공함에 있다. It is an object of the present invention to provide a hybrid step temperature control system capable of controlling a wide range of temperatures, enabling a rapid response to a rapid temperature change during a process, and enabling more precise temperature control.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned may be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the appended claims.
본 발명의 일 측면에 따르면 광범위한 온도 제어가 가능하고, 공정 중 빠른 온도 변화에 대한 신속한 대응이 가능하며, 보다 정밀한 온도 제어가 가능한 하이브리드 스텝 온도제어시스템을 제공할 수 있다. According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a hybrid step temperature control system that enables a wide range of temperature control, enables a rapid response to a rapid temperature change during a process, and enables more precise temperature control.
본 발명의 일 실시예에 따르는 하이브리드 스텝 온도제어시스템은 하부 유닛(110)에 구비되며, 반도체 제조 설비(10)에서 회수된 쿨런트를 제1 설정온도로 냉각 후 순환시키는 제1 온도조절부(200); 상기 하부 유닛(110)에 구비되며, 상기 제1 온도조절부(200)와 개별적으로 반도체 제조 설비(10)에서 회수된 쿨런트를 제2 설정온도로 냉각 후 순환시키는 제2 온도조절부(600); 상부 유닛(120)에 구비되며, 상기 제1 온도조절부(200)에서 순환된 제1 설정온도의 쿨런트와, 상기 제2 온도조절부(600)에서 순환된 제2 설정온도의 쿨런트를 믹싱 조절하여, 공급되는 쿨런트를 제3 설정온도로 제어하는 스텝 믹싱 장치(700); 및 상기 상부 유닛(120)에 구비되며, 상기 스텝 믹싱 장치(700)를 거쳐 제3 설정온도로 공급된 쿨런트의 최종 온도를 반도체 제조 설비(10)의 공정온도로 정밀 제어하는 열전소자블록(500);을 포함한다. The hybrid step temperature control system according to an embodiment of the present invention is provided in the
상기 제1 온도조절부(200)는, 상기 반도체 제조 설비(10)에서 사용된 쿨런트를 회수하여 순환시키는 제1 쿨런트 순환라인(230); 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)에 연결되며, 회수된 쿨런트를 제1 설정온도로 냉각하는 냉각부(300); 제1 설정온도로 냉각된 쿨런트를 저장하는 제1 저장탱크(210); 및The first
상기 제1 저장탱크(210)에 저장된 제1 설정온도로 냉각된 쿨런트를 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)을 따라 순환시키는 제1 순환펌프(220);를 포함한다. and a
상기 제1 온도조절부(200)는, 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)의 출구 측에 설치되며, 제1 설정온도로 냉각 공급되는 쿨런트의 온도를 검출하는 제1 온도센서(250);를 더 포함한다. The first
상기 냉각부(300)는, 냉매를 압축하는 압축기(310); 상기 압축된 냉매를 외부의 냉각수를 이용하여 응축시키는 응축기(320); 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(330); 및 상기 팽창된 냉매를 증발시키며 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)을 따라 순환하는 쿨런트를 제1 설정온도로 냉각시키는 증발기(340);를 포함한다. The
상기 냉각부(300)는, 상기 응축기(320)에 외부의 냉각수를 공급하는 냉각수 순환부(400);를 더 포함하고, 상기 냉각수 순환부(400)는, 상기 응축기(320)의 내부로 냉각수를 공급시키는 제1 냉각수 공급부(410); 및 상기 응축기(320)에서 사용된 냉각수를 회수하여 배출시키는 제1 냉각수 배출부(420);를 포함한다. The
상기 제2 온도조절부(600)는, 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)과 독립적으로 형성되며, 상기 반도체 제조 설비(10)에서 사용된 쿨런트를 회수하여 순환시키는 제2 쿨런트 순환라인(630); 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)에 연결되며, 회수된 쿨런트를 저장하는 제2 저장탱크(610); 상기 제2 저장탱크(610)에 저장된 쿨런트를 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)을 따라 순환시키는 제2 순환펌프(620); 및 상기 제2 순환펌프(620)에 의해 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)을 따라 순환하는 쿨런트를 제2 설정온도로 냉각하는 열교환기(640);를 포함한다. The second
상기 제2 온도조절부(600)는, 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)의 출구 측에 설치되며, 제2 설정온도로 냉각 공급되는 쿨런트의 온도를 검출하는 제2 온도센서(650);를 더 포함한다. The second
상기 제2 저장탱크(610)에 저장된 쿨런트의 온도는 상기 제1 저장탱크(210)에 저장된 쿨런트의 온도보다 상대적으로 높은 온도를 가질 수 있다. 상기 제1 저장탱크(210)와 상기 제2 저장탱크(610) 사이를 연결하며 상기 제1, 2 저장탱크(210, 610) 사이로 쿨런트의 유동을 가능하게 해주는 연결라인(810)과, 상기 연결라인(810)에 설치되며, 상기 연결라인(810)을 통한 상기 제1, 2 저장탱크(210, 610) 사이의 쿨런트 유동을 개폐 조절하도록 동작하는 밸브(800)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 하부 유닛(110) 내에서 제1, 2 저장탱크(210, 610) 각각에 저장된 쿨런트의 온도 차를 밸브(800)의 구동 제어를 이용하여 조절할 수 있는 장점이 있다. The temperature of the coolant stored in the
상기 스텝 믹싱 장치(700)는, 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)의 입구와 연결되는 제1 배출포트(701); 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)의 출구와 연결되는 제1 입력포트(702); 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)의 입구와 연결되는 제2 배출포트(703); 및 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)의 출구와 연결되는 제2 입력포트(704);를 포함한다. The
상기 스텝 믹싱 장치(700)는, 반도체 제조 설비(10)에 일단부가 연결되며 쿨런트를 회수하는 제1 회수라인(731); 상기 제1 회수라인(731)의 타단부에 설치되며 3방 밸브 형태를 갖는 제1 믹싱밸브(712); 상기 제1 믹싱밸브(712)와 상기 제1 배출포트(701) 사이에 연결되는 제2 회수라인(732); 상기 제1 믹싱밸브(712)와 상기 제2 배출포트(703) 사이에 연결되는 제3 회수라인(733); 상기 제1 입력포트(702)에 일단부가 연결되며, 상기 제1 온도조절부(200)에서 냉각된 쿨런트를 공급받는 제1 공급라인(734); 상기 제2 입력포트(704)에 일단부가 연결되며, 상기 제2 온도조절부(600)에서 냉각된 쿨런트를 공급받는 제2 공급라인(736); 상기 제1 공급라인(734) 및 상기 제2 공급라인(736) 각각의 타단부와 연결되며 3방 밸브 형태를 갖는 제2 믹싱밸브(722); 및 상기 제2 믹싱밸브(722)와 반도체 제조 설비(10) 사이에 연결되며 쿨런트를 공급하는 제3 공급라인(738);를 포함한다. The
상기 스텝 믹싱 장치(700)는, 상기 제1 공급라인(734)과 상기 제2 회수라인(732) 사이를 바이패스 연결하는 제1 바이패스라인(735)을 구비하고, 상기 제1 바이패스라인(735)에는, 상기 제1 바이패스라인(735)을 따라 바이패스 유동하는 쿨런트를 제어하는 제1 비례제어밸브(713)와, 상기 제1 비례제어밸브(713)에 의해 상기 제1 바이패스라인(735)을 따라 바이패스 유동하는 쿨런트의 유량을 검출하는 제1 유량계(714)가 더 구비될 수 있다. 또한, 상기 스텝 믹싱 장치(700)는, 상기 제2 공급라인(736)과 상기 제3 회수라인(733) 사이를 바이패스 연결하는 제2 바이패스라인(737)을 구비하고, 상기 제2 바이패스라인(737)에는, 상기 제2 바이패스라인(737)을 따라 바이패스 유동하는 쿨런트를 제어하는 제2 비례제어밸브(723)와, 상기 제2 비례제어밸브(723)에 의해 상기 제2 바이패스라인(737)을 따라 바이패스 유동하는 쿨런트의 유량을 검출하는 제2 유량계(724)가 더 구비될 수 있다. 또한, 상기 스텝 믹싱 장치(700)는 상기 제1 공급라인(734)에 설치되어, 상기 제1 공급라인(734)을 통해 상기 제2 믹싱밸브(722)로 공급되는 쿨런트(즉, 제1 온도제어부(200)에서 냉각된 쿨런트)의 유량을 검출하는 제3 유량계(715)와, 상기 제2 공급라인(736)에 설치되어, 상기 제2 공급라인(736)을 통해 상기 제2 믹싱밸브(722)로 공급되는 쿨런트(즉, 제2 온도조절부(600)에서 냉각된 쿨런트)의 유량을 검출하는 제4 유량계(725)를 더 포함한다. 상기 열전소자블록(500)은 상기 제3 공급라인(738)에 설치되어, 상기 제2 믹싱밸브(722)에서 공급된 쿨런트의 최종 온도를 반도체 제조 설비(10)의 공정온도로 제어할 수 있다. 상기 스텝 믹싱 장치(700)는, 상기 제1 회수라인(731)에 설치되며, 반도체 제조 설비(10)에서 회수된 쿨런트의 온도를 검출하는 회수온도센서(711)와, 상기 제3 공급라인(738)에 설치되되, 상기 제2 믹싱밸브(722)와 상기 열전소자블록(500) 사이에 위치하며, 상기 열전소자블록(500)에 공급되는 쿨런트의 온도를 검출하는 공급온도센서(721)를 포함한다. 이와 같이 구성됨에 따라, 하부 유닛(110)에 위치하는 제1 온도조절부(200)에서 제1 설정온도로 냉각된 상대적으로 저온인 쿨런트와, 제2 온도조절부(600)에서 제2 설정온도로 냉각된 상대적으로 고온인 쿨런트는 상부 유닛(120)에 위치하는 스텝 믹싱 장치(700)에서 서로 다른 2종의 온도 제어가 가능해질 수 있다. 다시 말해 광범위한 온도 제어가 가능해 질 수 있다. 예를 들어, -20℃ 이하의 온도 제어 및 40℃ 이상의 온도 제어가 가능해질 수 있다. 종래의 전기식 온도제어시스템의 경우 -20℃ 이하 온도 제어 시 효율 저하로 인해 부적합하였으며, 종래의 냉동식 온도제어시스템의 경우 40℃ 이상 온도 제어 시 효율 및 부품 내구성 문제로 인해 부적합한 문제점이 있었다. 하지만, 본 발명에 의하면 하부 유닛(110)에서 제1, 2 온도조절부(200, 600)를 통해 상대적으로 저온과 고온인 2종의 온도를 1차 온도제어범위(예: ±1℃ 등) 내에서 1차 온도 제어할 수 있으며, 이어서 상부 유닛(120)에서의 스텝 믹싱 장치(700) 및 열전소자블록(500)에서 1차 온도 제어된 2종의 온도를 믹싱하여 2차 온도제어범위(예: ±0.1℃ 등)로 온도 제어할 수 있어, 보다 광범위한 온도 제어가 가능한 유리한 기술적 효과가 있다. 아울러, 이와 같은 구성을 가짐에 따라, 공정 중 빠른 온도 변화에 대한 신속한 대응이 가능한 장점이 있는데, 예를 들어, 공정 온도가 -30℃ → 80℃ → 5℃ → 60℃→ -30℃ 등으로 빠르게 변화하는 경우에도 신속한 대응이 가능해질 수 있다. The
상기 열전소자블록(500)은, 상기 스텝 믹싱 장치(700)에서 공급된 쿨런트를 이동시키며 온도 제어하는 쿨런트 블록(501); 및 상기 쿨런트 블록(501)의 상하에 연결 배치되며, 외부의 냉각수를 유동시켜 상기 쿨런트 블록(501)을 통과하는 쿨런트의 온도를 정밀 제어하는 복수의 냉각수 블록(502, 503);을 포함한다. The
상기 복수의 냉각수 블록(502, 503) 각각에는, 외부의 냉각수가 공급되는 제2 냉각수 공급부(510)와, 상기 쿨런트의 냉각에 이용된 냉각수를 외부로 배출시키는 제2 냉각수 배출부(520)가 구비되며, 상기 열전소자블록(500)의 입구 측과 출구 측에는 상기 열전소자블록(500)를 통과하기 전, 후의 쿨런트의 온도를 검출하는 제3, 4 온도센서(530, 540)가 더 구비될 수 있다. 이와 같이 구성됨에 따라, 상부 유닛(120)을 거쳐 최종적으로 반도체 제조 설비(10)로 공급되는 쿨런트의 최종 온도를 반도체 제조 설비(10)의 공정온도로 보다 정밀하게 제어할 수 있다. Each of the plurality of
본 발명에 의하면, 광범위한 온도 제어가 가능하며, 보다 정밀한 온도 제어가 가능한 장점이 있다. 예를 들어, 본 발명에 의하면 -20℃ 이하의 온도 제어가 가능하며, 40℃ 이상의 온도 제어가 가능한 장점이 있다. 종래의 전기식 온도제어시스템의 경우 -20℃ 이하 온도 제어 시 효율 저하로 인해 부적합한 단점이 있었으며, 종래의 냉동식 온도제어시스템의 경우 40℃ 이상 온도 제어 시 효율 및 부품 내구성 문제로 인해 부적합한 단점이 있었다. 본 발명에 의하면, 이러한 종래의 온도제어시스템의 하부 유닛에 스텝 믹싱 장치 이전에 저온과 고온의 2종의 온도를 1차 온도제어범위(예: ±1℃ 등) 내에서 1차 온도 제어하고, 상부 유닛에서의 스텝 믹싱 장치에서 1차 온도 제어된 2종의 온도를 믹싱하여 2차 온도제어범위(예: ±0.1℃ 등)로 온도 제어하는 방식이 적용됨에 따라, 기존의 전기식 단독 및냉동식 단독 방식의 온도제어시스템에 비해 보다 광범위한 온도 제어가 가능한 장점이 있다. According to the present invention, a wide range of temperature control is possible, and there is an advantage that more precise temperature control is possible. For example, according to the present invention, it is possible to control the temperature of -20°C or lower, and there is an advantage that the temperature can be controlled at 40°C or higher. In the case of the conventional electric temperature control system, there was a disadvantage due to the decrease in efficiency when controlling the temperature below -20℃, and in the case of the conventional refrigeration temperature control system, there was a disadvantage of being unsuitable due to the problems of efficiency and durability of parts when controlling the temperature above 40℃. . According to the present invention, in the lower unit of such a conventional temperature control system, the primary temperature control is performed within the primary temperature control range (eg, ±1 ℃, etc.) of two types of temperatures of low and high temperature before the step mixing device, As the method of controlling the temperature in the secondary temperature control range (eg, ±0.1℃, etc.) is applied by mixing two types of temperatures controlled by the primary temperature in the step mixing device in the upper unit, the existing electric single and refrigeration type It has the advantage of being able to control a wider range of temperatures compared to a single-type temperature control system.
또한, 본 발명에 의하면, 종래의 냉동식, 열교환기의 온도제어범위(예: ± 1℃ 등)에 비해 보다 정밀한 온도제어범위(예: ± 0.1℃ 등)를 가질 수 있는 장점이 있다. In addition, according to the present invention, there is an advantage that can have a more precise temperature control range (eg, ± 0.1 ℃, etc.) compared to the temperature control range (eg, ± 1 ℃, etc.) of the conventional refrigeration type heat exchanger.
또한, 본 발명에 의하면, 공정 중 빠른 온도 변화에 대한 신속한 대응이 가능한 장점이 있다. 예를 들어, 공정 온도가 -30℃ → 80℃ → 5℃ → 60℃→ -30℃ 등으로 빠르게 변화하는 경우에도 신속한 대응이 가능한 장점이 있다. In addition, according to the present invention, there is an advantage in that it is possible to quickly respond to a rapid temperature change during the process. For example, even when the process temperature changes rapidly from -30°C to 80°C to 5°C to 60°C to -30°C, it has the advantage of being able to respond quickly.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, the specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the invention below.
도 1은 일반적인 온도제어시스템을 간략히 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 스텝 온도제어시스템을 간략히 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 스텝 온도제어시스템의 세부 구성을 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 스텝 온도제어시스템의 스텝 믹싱 장치의 세부 구성을 도시한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram schematically illustrating a general temperature control system.
2 is a conceptual diagram schematically illustrating a hybrid step temperature control system according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating a detailed configuration of a hybrid step temperature control system according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating a detailed configuration of a step mixing apparatus of a hybrid step temperature control system according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification. Further, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, the same components may have the same reference numerals as much as possible even though they are indicated in different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description may be omitted.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the nature, order, order, or number of the elements are not limited by the terms. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but other components may be interposed between each component. It should be understood that each component may be “interposed” or “connected,” “coupled,” or “connected” through another component.
반도체 제조 설비에는 온도제어시스템(이하, 온도제어시스템이라 함)이 이용된다. 온도제어시스템은 반도체 제조 설비의 온도를 제어하는 장치로서, 칠러(chiller) 등의 명칭으로 사용된다. A temperature control system (hereinafter referred to as a temperature control system) is used in a semiconductor manufacturing facility. A temperature control system is a device for controlling the temperature of a semiconductor manufacturing facility, and is used as a name such as a chiller.
도 1은 일반적인 온도제어시스템의 개념도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 온도제어시스템(1)은 반도체 제조 설비(10)에 설정온도로 냉각된 쿨런트를 공급 및 회수하는 시스템으로서, 회수된 쿨런트를 냉각하는 냉각장치(2)와, 냉각된 쿨런트를 저장하는 저장탱크(3), 냉각된 쿨런트를 순환 및 공급하는 순환펌프(4), 및 쿨런트의 온도를 제어하는 쿨런트 온도조절장치(5)를 포함한다. 도시된 종래의 일반적인 온도제어시스템(1) 저온, 예를 들어 -20℃ 이하의 온도 제어에 특화된 것으로 보다 광범위한 온도 제어를 수행하기에는 적합하지 않다. 1 is a conceptual diagram of a general temperature control system. Referring to FIG. 1 , a conventional general temperature control system 1 is a system for supplying and recovering a coolant cooled to a set temperature to a
본 발명은 종래의 일반적인 온도제어시스템(1)의 단점을 개선하여, 보다 광범위한 온도 제어가 가능하고, 공정 중 빠른 온도 변화에 대한 신속한 대응이 가능하며, 정밀한 온도 제어가 가능한 하이브리드 스텝 온도제어시스템을 제공한다. The present invention provides a hybrid step temperature control system capable of improving the disadvantages of the conventional general temperature control system (1), enabling a wider range of temperature control, enabling rapid response to rapid temperature changes during the process, and enabling precise temperature control. to provide.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 스텝 온도제어시스템에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, a hybrid step temperature control system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도면에서, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 스텝 온도제어시스템을 간략히 도시한 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 스텝 온도제어시스템의 세부 구성을 도시한 개념도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 스텝 온도제어시스템의 스텝 믹싱 장치의 세부 구성을 도시한 개념도이다.In the drawings, FIG. 2 is a conceptual diagram schematically illustrating a hybrid step temperature control system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a detailed configuration of a hybrid step temperature control system according to an embodiment of the present invention. , FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a detailed configuration of a step mixing device of a hybrid step temperature control system according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 스텝 온도제어시스템(1000)은 제1 온도조절부(200), 제2 온도조절부(600), 스텝 믹싱 장치(700), 열전소자블록(500)을 포함한다. As shown, the hybrid step
제1 온도조절부(200)는 하부 유닛(110)에 구비되며, 반도체 제조 설비(10)에서 회수된 쿨런트를 제1 설정온도로 냉각 후 순환시킬 수 있다. The first
제2 온도조절부(600)는 상기 하부 유닛(110)에 구비되며, 상기 제1 온도조절부(200)와 개별적으로 반도체 제조 설비(10)에서 회수된 쿨런트를 제2 설정온도로 냉각 후 순환시킬 수 있다. The second
스텝 믹싱 장치(700)는 상부 유닛(120)에 구비되며, 상기 제1 온도조절부(200)에서 순환된 제1 설정온도의 쿨런트와, 상기 제2 온도조절부(600)에서 순환된 제2 설정온도의 쿨런트를 믹싱 조절하여, 열전소자블록(500)을 향해 공급되는 쿨런트의 온도를 제3 설정온도로 제어할 수 있다. The
열전소자블록(500)은 상기 상부 유닛(120)에 구비되며, 상기 스텝 믹싱 장치(700)를 거쳐 제3 설정온도로 공급된 쿨런트의 최종 온도를 반도체 제조 설비(10)의 공정온도로 정밀 제어할 수 있다. The
이하, 본 발명의 일 실시예에 따르는 하이브리드 스텝 온도제어시스템(1000)에 포함되는 세부 구성에 관하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a detailed configuration included in the hybrid step
제1 온도조절부(200)first
제1 온도조절부(200)는 하부 유닛(110)에 구비되며, 반도체 제조 설비(10)에서 회수된 쿨런트를 제1 설정온도로 냉각 후 순환시킬 수 있다. The first
구체적인 예로서, 제1 온도조절부(200)는 제1 쿨런트 순환라인(230), 냉각부(300), 제1 저장탱크(210), 및 제1 순환펌프(220)를 포함한다. As a specific example, the first
제1 쿨런트 순환라인(230)은 상기 반도체 제조 설비(10)에서 사용된 쿨런트를 회수하여 순환시키는 배관 라인을 말한다.The first
냉각부(300)는 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)에 연결되며, 회수된 쿨런트를 제1 설정온도로 냉각하는 냉동 사이클 장치를 말한다.The
제1 저장탱크(210)는 제1 설정온도로 냉각된 쿨런트를 저장하는 리저버 탱크를 말한다. The
제1 순환펌프(220)는 상기 제1 저장탱크(210)에 저장된 제1 설정온도로 냉각된 쿨런트를 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)을 따라 순환시키는 펌프를 말한다. The
이에 더하여, 제1 온도조절부(200)는 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)의 출구 측에 설치되며, 제1 설정온도로 냉각 공급되는 쿨런트의 온도를 검출하는 제1 온도센서(250)를 더 포함하여 구성될 수 있다. In addition, the first
바람직하게는, 냉각부(300)는 냉매를 압축하는 압축기(310), 상기 압축된 냉매를 외부의 냉각수를 이용하여 응축시키는 응축기(320), 상기 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(330), 및 상기 팽창된 냉매를 증발시키며 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)을 따라 순환하는 쿨런트를 제1 설정온도로 냉각시키는 증발기(340)를 포함한다. Preferably, the
이에 더하여, 냉각부(300)는 상기 응축기(320)에 외부의 냉각수를 공급하는 냉각수 순환부(400)를 더 포함한다.In addition, the
구체적으로는, 냉각수 순환부(400)는 상기 응축기(320)의 내부로 냉각수를 공급시키는 제1 냉각수 공급부(410)와, 상기 응축기(320)에서 사용된 냉각수를 회수하여 배출시키는 제1 냉각수 배출부(420)를 포함하여 구성될 수 있다. Specifically, the cooling
제2 온도조절부(600)Second temperature control unit (600)
제2 온도조절부(600)는 상기 하부 유닛(110)에 구비되며, 상기 제1 온도조절부(200)와 개별적으로 반도체 제조 설비(10)에서 회수된 쿨런트를 제2 설정온도로 냉각 후 순환시킬 수 있다. The second
구체적인 예로서, 제2 온도조절부(600)는 제2 쿨런트 순환라인(630), 제2 저장탱크(610), 제2 순환펌프(620), 및 열교환기(640)를 포함한다.As a specific example, the
제2 쿨런트 순환라인(630)은 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)과 독립적으로 형성되며, 상기 반도체 제조 설비(10)에서 사용된 쿨런트를 회수하여 순환시키는 배관 라인을 말한다. The second
제2 저장탱크(610)는 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)에 연결되며, 회수된 쿨런트를 저장하는 리저버 탱크를 말한다.The
제2 순환펌프(620)는 상기 제2 저장탱크(610)에 저장된 쿨런트를 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)을 따라 순환시키는 펌프를 말한다.The
열교환기(640)는 상기 제2 순환펌프(620)에 의해 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)을 따라 순환하는 쿨런트를 제2 설정온도로 냉각시킬 수 있다.The
또한, 제2 온도조절부(600)는 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)의 출구 측에 설치되며, 제2 설정온도로 냉각 공급되는 쿨런트의 온도를 검출하는 제2 온도센서(650)를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the second
바람직하게는, 제2 저장탱크(610)에 저장된 쿨런트의 온도는 제1 저장탱크(210)에 저장된 쿨런트의 온도보다 상대적으로 높은 온도를 가질 수 있다. Preferably, the temperature of the coolant stored in the
본 발명의 실시예에 따르면 제1 저장탱크(210)와 제2 저장탱크(610) 사이에 연결라인(810)이 구비될 수 있다. 연결라인(810)은 제1, 2 저장탱크(210, 610) 사이로의 쿨런트 유동을 가능하게 해준다. 예를 들어, 연결라인(810)에는 전기적으로 개폐 구동되는 밸브(800)가 구비될 수 있는데, 밸브(800)는 연결라인(810)을 통한 제1, 2 저장탱크(210, 610) 사이의 쿨런트 유동을 개폐 조절할 수 있다. 이와 같이 구성됨에 따라, 하부 유닛(110) 내에서 제1, 2 저장탱크(210, 610) 각각에 저장된 쿨런트의 온도 차이 및 유량을 신속하고 정확하게 조절할 수 있는 장점이 있다.According to an embodiment of the present invention, a
스텝 믹싱 장치(700)Step mixing
스텝 믹싱 장치(700)는 상부 유닛(120)에 구비되며, 상기 제1 온도조절부(200)에서 순환된 제1 설정온도의 쿨런트와, 상기 제2 온도조절부(600)에서 순환된 제2 설정온도의 쿨런트를 믹싱 조절하여, 열전소자블록(500)을 향해 공급되는 쿨런트의 온도를 제3 설정온도로 제어할 수 있다. The
구체적인 예로서, 스텝 믹싱 장치(700)는 제1 쿨런트 순환라인(230)의 입구와 연결되는 제1 배출포트(701)와, 제1 쿨런트 순환라인(230)의 출구와 연결되는 제1 입력포트(702)와, 제2 쿨런트 순환라인(630)의 입구와 연결되는 제2 배출포트(703)와, 제2 쿨런트 순환라인(630)의 출구와 연결되는 제2 입력포트(704)를 포함하여 구성될 수 있다. As a specific example, the
또한, 스텝 믹싱 장치(700)는 제1 회수라인(731)과, 제1 믹싱밸브(712)와, 제2 회수라인(732)과, 제3 회수라인(733)과, 제1 공급라인(734)과, 제2 공급라인(736)과, 제2 믹싱밸브(722)와, 제3 공급라인(738)을 포함한다. In addition, the
제1 회수라인(731)은 반도체 제조 설비(10)에 일단부가 연결되며 쿨런트를 회수하는 배관 라인을 말한다. 제1 믹싱밸브(712)는 제1 회수라인(731)의 타단부에 설치되며 3방 밸브(3 way valve) 형태를 가질 수 있다. 제2 회수라인(732)은 제1 믹싱밸브(712)와 제1 배출포트(701) 사이에 연결되는 배관 라인을 말한다. 제3 회수라인(733)은 제1 믹싱밸브(712)와 제2 배출포트(703) 사이에 연결되는 배관 라인을 말한다. 제1 공급라인(734)은 제1 입력포트(702)에 일단부가 연결되며 제1 온도조절부(200)에서 냉각된 쿨런트를 공급받는 배관 라인을 말한다. 제2 공급라인(736)은 제2 입력포트(704)에 일단부가 연결되며 제2 온도조절부(600)에서 냉각된 쿨런트를 공급받는 배관 라인을 말한다. 제2 믹싱밸브(722)는 제1 공급라인(734) 및 제2 공급라인(736) 각각의 타단부와 연결되며 3방 밸브(3 way valve) 형태를 가질 수 있다. 제3 공급라인(738)은 제2 믹싱밸브(722)와 반도체 제조 설비(10) 사이에 연결되며 쿨런트를 공급하는 배관 라인을 말한다. The
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 스텝 믹싱 장치(700)는 제1 공급라인(734)과 제2 회수라인(732) 사이를 바이패스 연결하는 제1 바이패스라인(735)을 구비한다. 제1 바이패스라인(735)에는 제1 바이패스라인(735)을 따라 바이패스 유동하는 쿨런트를 제어하는 제1 비례제어밸브(713)와, 제1 비례제어밸브(713)에 의해 제1 바이패스라인(735)을 따라 바이패스 유동하는 쿨런트의 유량을 검출하는 제1 유량계(714)가 더 구비될 수 있다. 또한, 스텝 믹싱 장치(700)는 제2 공급라인(736)과 제3 회수라인(733) 사이를 바이패스 연결하는 제2 바이패스라인(737)을 구비한다. 제2 바이패스라인(737)에는 제2 바이패스라인(737)을 따라 바이패스 유동하는 쿨런트를 제어하는 제2 비례제어밸브(723)와, 제2 비례제어밸브(723)에 의해 제2 바이패스라인(737)을 따라 바이패스 유동하는 쿨런트의 유량을 검출하는 제2 유량계(724)가 더 구비될 수 있다. 이에 더하여, 스텝 믹싱 장치(700)는 제1 공급라인(734)에 설치되어, 제1 공급라인(734)을 통해 상기 제2 믹싱밸브(722)로 공급되는 쿨런트(즉, 제1 온도제어부(200)에서 냉각된 쿨런트)의 유량을 검출하는 제3 유량계(715)와, 제2 공급라인(736)에 설치되어, 제2 공급라인(736)을 통해 제2 믹싱밸브(722)로 공급되는 쿨런트(즉, 제2 온도조절부(600)에서 냉각된 쿨런트)의 유량을 검출하는 제4 유량계(725)를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the
이와 같이 구성됨에 따라, 하부 유닛(110)에 위치하는 제1 온도조절부(200)에서 제1 설정온도로 냉각된 상대적으로 저온인 쿨런트와, 제2 온도조절부(600)에서 제2 설정온도로 냉각된 상대적으로 고온인 쿨런트는 상부 유닛(120)에 위치하는 스텝 믹싱 장치(700)에서 서로 다른 2종의 온도 제어가 가능해질 수 있다. 다시 말해, 광범위한 온도 제어가 가능해 질 수 있다. 예를 들어, -20℃ 이하의 온도 제어는 물론 40℃ 이상의 온도 제어가 가능한 장점이 있다. As configured in this way, the relatively low-temperature coolant cooled to the first set temperature in the first
종래의 전기식 온도제어시스템의 경우 -20℃ 이하 온도 제어 시 효율 저하로 인해 부적합하였으며, 종래의 냉동식 온도제어시스템의 경우 40℃ 이상 온도 제어 시 효율 및 부품 내구성 문제로 인해 부적합한 문제점이 있었다. In the case of the conventional electric temperature control system, it was unsuitable due to the decrease in efficiency when controlling the temperature below -20℃, and in the case of the conventional refrigeration temperature control system, there was a problem of inappropriateness due to the problems of efficiency and durability of parts when controlling the temperature above 40℃.
본 발명의 실시예에 따르면 바이패스라인(735), 제1 비례제어밸브(713), 제1 유량계(714)는 제1 온도조절부(200)에서 공급되는 저온 측 쿨런트의 바이패스 유량을 조절하는 역할을 하며, 제2 바이패스라인(737), 제2 비례제어밸브(723), 제2 유량계(724)는 제2 온도조절부(600)에서 공급되는 고온 측 쿨런트의 바이패스 유량을 조절하는 역할을 한다. 그리고 제1 믹싱밸브(712)는 반도체 제조 설비(10)에서 회수되는 쿨런트가 제1, 2 온도조절부(200, 600)로 분배되는 유량을 조절하며, 제2 믹싱밸브(722)는 제1, 2 온도조절부(200, 600)에서 공급된 서로 다른 온도의 쿨런트를 믹싱하여 쿨런트의 공급 온도를 제어하는 역할을 한다. 이와 같이 구성됨에 따라, 보다 광범위한 온도 제어가 가능함은 물론, 공정 중 빠른 온도 변화에 대한 신속한 대응이 가능한 장점이 있다.According to the embodiment of the present invention, the
이와 같이, 하부 유닛(110)에서 제1, 2 온도조절부(200, 600)를 통해 상대적으로 저온과 고온인 2종의 온도를 1차 온도제어범위(예: ±1℃ 등) 내에서 1차 온도 제어할 수 있으며, 이어서 상부 유닛(120)에서의 스텝 믹싱 장치(700) 및 열전소자블록(500)에서 1차 온도 제어된 2종의 온도를 믹싱 및 2차 온도제어범위(예: ±0.1℃ 등)로 정밀 제어할 수 있어, 광범위한 온도 제어와 정밀한 온도 제어가 가능하다. 그리고 공정 온도가 -30℃ → 80℃ → 5℃ → 60℃→ -30℃ 등으로 빠르게 변화하는 경우에도 신속한 대응이 가능한 장점이 있다.In this way, in the
한편, 열전소자블록(500)은 제3 공급라인(738)에 설치되어, 제2 믹싱밸브(722)에서 공급된 쿨런트의 최종 온도를 반도체 제조 설비(10)의 공정온도로 제어할 수 있는데, 스텝 믹싱 장치(700)는 제1 회수라인(731)에 설치되어 반도체 제조 설비(10)에서 회수된 쿨런트의 온도를 검출하는 회수온도센서(711)와, 제3 공급라인(738)에 설치되며 제2 믹싱밸브(722)와 열전소자블록(500) 사이에 위치하여 열전소자블록(500)에 공급되는 쿨런트의 온도를 검출하는 공급온도센서(721)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 반도체 제조 설비(10)의 공정온도에 대응하여 최적화된 온도로 정밀 제어된 쿨런트의 공급이 가능한 장점이 있다.Meanwhile, the
열전소자블록(500)Thermoelectric block (500)
열전소자블록(500)은 상기 상부 유닛(120)에 구비되며, 상기 스텝 믹싱 장치(700)를 거쳐 제3 설정온도로 공급된 쿨런트의 최종 온도를 반도체 제조 설비(10)의 공정온도로 정밀 제어할 수 있다. The
구체적인 예로서, 열전소자블록(500)은 스텝 믹싱 장치(700)에서 공급된 쿨런트를 이동시키며 온도 제어하는 쿨런트 블록(501)과, 상기 쿨런트 블록(501)의 상하에 연결 배치되며, 외부의 냉각수를 유동시켜 쿨런트 블록(501)을 통과하는 쿨런트의 온도를 정밀 제어하는 복수의 냉각수 블록(502, 503)을 포함한다. As a specific example, the
복수의 냉각수 블록(502, 503) 각각에는, 외부의 냉각수가 공급되는 제2 냉각수 공급부(510)와, 상기 쿨런트의 냉각에 이용된 냉각수를 외부로 배출시키는 제2 냉각수 배출부(520)가 구비될 수 있다.Each of the plurality of cooling water blocks 502 and 503 includes a second cooling
그리고 열전소자블록(500)의 입구 측과 출구 측에는 열전소자블록(500)를 통과하기 전, 후의 쿨런트의 온도를 검출하는 제3, 4 온도센서(530, 540)가 더 구비될 수 있다. 이에 따라, 상부 유닛(120)을 거쳐 최종적으로 반도체 제조 설비(10)로 공급되는 쿨런트의 최종 온도를 반도체 제조 설비(10)의 공정온도로 정밀하게 제어할 수 있다.In addition, third and
상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 광범위한 온도 제어가 가능하며, 보다 정밀한 온도 제어가 가능한 장점이 있다. 예를 들어, 본 발명에 의하면 -20℃ 이하의 온도 제어가 가능하며, 40℃ 이상의 온도 제어가 가능한 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 종래의 냉동식, 열교환기의 온도제어범위(예: ± 1℃ 등)에 비해 보다 정밀한 온도제어범위(예: ± 0.1℃ 등)를 가질 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 공정 중 빠른 온도 변화에 대한 신속한 대응이 가능한 장점이 있다. As described above, according to the configuration and operation of the present invention, a wide range of temperature control is possible, and there is an advantage that more precise temperature control is possible. For example, according to the present invention, it is possible to control the temperature of -20°C or lower, and there is an advantage that the temperature can be controlled at 40°C or higher. In addition, according to the present invention, there is an advantage that can have a more precise temperature control range (eg, ± 0.1 ℃, etc.) compared to the temperature control range (eg, ± 1 ℃, etc.) of the conventional refrigeration type heat exchanger. In addition, according to the present invention, there is an advantage in that it is possible to quickly respond to a rapid temperature change during the process.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in the present specification. It is obvious that variations can be made. In addition, although the effects of the configuration of the present invention are not explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the configuration should also be recognized.
10: 반도체 제조 설비(또는 부하)
110: 하부 유닛
120: 상부 유닛
200: 제1 온도조절부
210: 제1 저장탱크
220: 제1 순환펌프
230: 제1 쿨런트 순환라인
250: 제1 온도센서
300: 냉각부
310: 압축기
320: 응축기
330: 팽창밸브
340: 증발기
400: 냉각수 순환부
410: 제1 냉각수 공급부
420: 제1 냉각수 배출부
500: 열전소자블록
501: 쿨런트 블록
502, 503: 냉각수 블록
510: 제2 냉각수 공급부
520: 제2 냉각수 배출부
530: 제3 온도센서
540: 제4 온도센서
600: 제2 온도조절부
610: 제2 저장탱크
620: 제2 순환펌프
630: 제2 쿨런트 순환라인
640: 열교환기
650: 제2 온도센서
700: 스텝 믹싱 장치
701: 제1 배출포트
702: 제1 입력포트
703: 제2 배출포트
704: 제2 입력포트
711: 회수온도센서
712: 제1 믹싱밸브
713: 제1 비례제어밸브
714: 제1 유량계
715: 제3 유량계
721: 공급온도센서
722: 제2 믹싱밸브
723: 제2 비례제어밸브
724: 제2 유량계
725: 제4 유량계
731: 제1 회수라인
732: 제2 회수라인
733: 제3 회수라인
734: 제1 공급라인
735: 제1 바이패스라인
736: 제2 공급라인
737: 제2 바이패스라인
738: 제3 공급라인
800: 밸브
810: 연결라인
1000: 하이브리드 스텝 온도제어시스템10: semiconductor manufacturing facility (or load)
110: lower unit
120: upper unit
200: first temperature control unit
210: first storage tank
220: first circulation pump
230: first coolant circulation line
250: first temperature sensor
300: cooling unit
310: compressor
320: condenser
330: expansion valve
340: evaporator
400: coolant circulation unit
410: first coolant supply unit
420: first coolant discharge unit
500: thermoelectric block
501: coolant block
502, 503: coolant block
510: second coolant supply unit
520: second coolant discharge unit
530: third temperature sensor
540: fourth temperature sensor
600: second temperature control unit
610: second storage tank
620: second circulation pump
630: second coolant circulation line
640: heat exchanger
650: second temperature sensor
700: step mixing device
701: first discharge port
702: first input port
703: second discharge port
704: second input port
711: recovery temperature sensor
712: first mixing valve
713: first proportional control valve
714: first flow meter
715: third flow meter
721: supply temperature sensor
722: second mixing valve
723: second proportional control valve
724: second flow meter
725: fourth flow meter
731: first recovery line
732: second recovery line
733: third recovery line
734: first supply line
735: first bypass line
736: second supply line
737: second bypass line
738: third supply line
800: valve
810: connection line
1000: hybrid step temperature control system
Claims (10)
상기 스텝 믹싱 장치(700)는, 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)의 입구와 연결되는 제1 배출포트(701); 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)의 출구와 연결되는 제1 입력포트(702); 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)의 입구와 연결되는 제2 배출포트(703); 및 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)의 출구와 연결되는 제2 입력포트(704); 반도체 제조 설비(10)에 일단부가 연결되며 쿨런트를 회수하는 제1 회수라인(731); 상기 제1 회수라인(731)의 타단부에 설치되며 3방 밸브 형태를 갖는 제1 믹싱밸브(712); 상기 제1 믹싱밸브(712)와 상기 제1 배출포트(701) 사이에 연결되는 제2 회수라인(732); 상기 제1 믹싱밸브(712)와 상기 제2 배출포트(703) 사이에 연결되는 제3 회수라인(733); 상기 제1 입력포트(702)에 일단부가 연결되며, 상기 제1 온도조절부(200)에서 냉각된 쿨런트를 공급받는 제1 공급라인(734); 상기 제2 입력포트(704)에 일단부가 연결되며, 상기 제2 온도조절부(600)에서 냉각된 쿨런트를 공급받는 제2 공급라인(736); 상기 제1 공급라인(734) 및 상기 제2 공급라인(736) 각각의 타단부와 연결되며 3방 밸브 형태를 갖는 제2 믹싱밸브(722); 및 상기 제2 믹싱밸브(722)와 반도체 제조 설비(10) 사이에 연결되며 쿨런트를 공급하는 제3 공급라인(738);을 포함하며,
상기 스텝 믹싱 장치(700)는, 상기 제1 공급라인(734)과 상기 제2 회수라인(732) 사이를 바이패스 연결하는 제1 바이패스라인(735); 상기 제1 바이패스라인(735)을 따라 바이패스 유동하는 쿨런트를 제어하는 제1 비례제어밸브(713); 상기 제1 바이패스라인(735)을 따라 바이패스 유동하는 쿨런트의 유량을 검출하는 제1 유량계(714); 상기 제2 공급라인(736)과 상기 제3 회수라인(733) 사이를 바이패스 연결하는 제2 바이패스 라인(737); 상기 제2 바이패스라인(737)을 따라 바이패스 유동하는 쿨런트를 제어하는 제2 비례제어밸브(723); 상기 제2 바이패스라인(737)을 따라 바이패스 유동하는 쿨런트의 유량을 검출하는 제2 유량계(724); 상기 제1 공급라인(734)을 통해 상기 제2 믹싱밸브(722)로 공급되는 쿨런트의 유량을 검출하는 제3 유량계(715); 상기 제2 공급라인(736)을 통해 상기 제2 믹싱밸브(722)로 공급되는 쿨런트의 유량을 검출하는 제4 유량계(725);를 더 포함하고,
상기 제1 온도조절부(200)는 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)의 출구 측에 설치되며 쿨런트의 온도를 검출하는 제1 온도센서(250)를 더 포함하며, 상기 제2 온도조절부(600)는 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)의 출구 측에 설치되며 쿨런트의 온도를 검출하는 제2 온도센서(650)를 더 포함하고, 상기 열전소자블록(500)은 상기 제3 공급라인(738)에 설치되어, 상기 제2 믹싱밸브(722)에서 공급된 쿨런트의 최종 온도를 반도체 제조 설비(10)의 공정온도로 제어하며, 상기 스텝 믹싱 장치(700)는, 상기 제1 회수라인(731)에 설치되며, 반도체 제조 설비(10)에서 회수된 쿨런트의 온도를 검출하는 회수온도센서(711)와, 상기 제3 공급라인(738)에 설치되되, 상기 제2 믹싱밸브(722)와 상기 열전소자블록(500) 사이에 위치하며, 상기 열전소자블록(500)에 공급되는 쿨런트의 온도를 검출하는 공급온도센서(721)를 더 포함하고, 상기 하부 유닛(110)에 위치하는 상기 제1 온도조절부(200)에서 제1 설정온도로 냉각된 상대적으로 저온인 쿨런트와, 상기 제2 온도조절부(600)에서 제2 설정온도로 냉각된 상대적으로 고온인 쿨런트는 상기 상부 유닛(120)에 위치하는 상기 스텝 믹싱 장치(700)에서 서로 다른 2종의 온도 제어가 가능하며,
상기 제1 온도조절부(200)는, 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)에 연결되며, 회수된 쿨런트를 제1 설정온도로 냉각하는 냉각부(300); 제1 설정온도로 냉각된 쿨런트를 저장하는 제1 저장탱크(210); 및 상기 제1 저장탱크(210)에 저장된 제1 설정온도로 냉각된 쿨런트를 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)을 따라 순환시키는 제1 순환펌프(220);를 포함하고,
상기 제2 온도조절부(600)는, 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)에 연결되며, 회수된 쿨런트를 저장하는 제2 저장탱크(610); 상기 제2 저장탱크(610)에 저장된 쿨런트를 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)을 따라 순환시키는 제2 순환펌프(620); 및 상기 제2 순환펌프(620)에 의해 상기 제2 쿨런트 순환라인(630)을 따라 순환하는 쿨런트를 제2 설정온도로 냉각하는 열교환기(640);를 포함하며,
상기 제1 저장탱크(210)와 상기 제2 저장탱크(610) 사이에는 연결라인(810)이 구비되고, 상기 연결라인(810)에는 전기적으로 개폐 구동되는 밸브(800)가 구비되며, 상기 밸브(800)는 상기 연결라인(810)을 통한 상기 제1, 2 저장탱크(210, 610) 사이의 쿨런트 유동을 개폐 조절하며, 상기 하부 유닛(110) 내에서 상기 제1, 2 저장탱크(210, 610) 각각에 저장된 쿨런트의 온도 차이 및 유량 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 하이브리드 스텝 온도제어시스템.
a first temperature control unit 200 provided in the lower unit 110 and circulating the coolant recovered from the semiconductor manufacturing facility 10 after cooling; a second temperature control unit 600 provided in the lower unit 110 and circulating the coolant recovered from the semiconductor manufacturing facility 10 separately from the first temperature control unit 200 after cooling; It is provided in the upper unit 120 and mixes the coolant circulated in the first temperature controller 200 and the coolant circulated in the second temperature controller 600 to adjust the coolant supply temperature. a step mixing device 700; and a thermoelectric block 500 which is provided in the upper unit 120 and precisely controls the final temperature of the coolant temperature-controlled through the step mixing device 700 to the process temperature of the semiconductor manufacturing facility 10; The first temperature control unit 200 includes a first coolant circulation line 230 that recovers and circulates the coolant used in the semiconductor manufacturing facility 10, and the second temperature control unit ( 600) is formed independently of the first coolant circulation line 230, and includes a second coolant circulation line 630 that recovers and circulates the coolant used in the semiconductor manufacturing facility 10,
The step mixing device 700 includes a first discharge port 701 connected to the inlet of the first coolant circulation line 230; a first input port 702 connected to an outlet of the first coolant circulation line 230; a second discharge port 703 connected to the inlet of the second coolant circulation line 630; and a second input port 704 connected to an outlet of the second coolant circulation line 630; a first recovery line 731 having one end connected to the semiconductor manufacturing facility 10 and recovering the coolant; a first mixing valve 712 installed at the other end of the first recovery line 731 and having a three-way valve shape; a second recovery line (732) connected between the first mixing valve (712) and the first discharge port (701); a third recovery line (733) connected between the first mixing valve (712) and the second discharge port (703); a first supply line (734) having one end connected to the first input port (702) and receiving a coolant cooled by the first temperature control unit (200); a second supply line (736) having one end connected to the second input port (704) and receiving the coolant cooled by the second temperature control unit (600); a second mixing valve 722 connected to the other end of each of the first supply line 734 and the second supply line 736 and having a three-way valve shape; and a third supply line 738 connected between the second mixing valve 722 and the semiconductor manufacturing facility 10 and supplying a coolant;
The step mixing device 700 includes: a first bypass line 735 connecting the first supply line 734 and the second recovery line 732 by a bypass; a first proportional control valve 713 for controlling the coolant bypass flowing along the first bypass line 735; a first flow meter 714 for detecting a flow rate of the coolant that bypasses the first bypass line 735; a second bypass line 737 for bypassing the second supply line 736 and the third recovery line 733; a second proportional control valve 723 for controlling the coolant bypass flowing along the second bypass line 737; a second flow meter 724 for detecting a flow rate of the coolant bypassing the second bypass line 737; a third flow meter 715 for detecting a flow rate of the coolant supplied to the second mixing valve 722 through the first supply line 734; A fourth flow meter 725 for detecting the flow rate of the coolant supplied to the second mixing valve 722 through the second supply line 736;
The first temperature control unit 200 is installed on the outlet side of the first coolant circulation line 230 and further includes a first temperature sensor 250 for detecting the temperature of the coolant, and the second temperature control The unit 600 is installed on the outlet side of the second coolant circulation line 630 and further includes a second temperature sensor 650 for detecting a temperature of the coolant, and the thermoelectric element block 500 is the first 3 is installed in the supply line 738 to control the final temperature of the coolant supplied from the second mixing valve 722 to the process temperature of the semiconductor manufacturing facility 10, and the step mixing device 700 includes the A recovery temperature sensor 711 installed in the first recovery line 731 and detecting the temperature of the coolant recovered from the semiconductor manufacturing facility 10, and installed in the third supply line 738, the second It is located between the mixing valve 722 and the thermoelectric element block 500, and further includes a supply temperature sensor 721 for detecting the temperature of the coolant supplied to the thermoelectric element block 500, the lower unit ( A relatively low temperature coolant cooled to a first set temperature in the first temperature control unit 200 located at 110), and a relatively high temperature cooled to a second set temperature by the second temperature control unit 600 The in-coolant is capable of controlling two different temperatures in the step mixing device 700 located in the upper unit 120,
The first temperature control unit 200 includes a cooling unit 300 connected to the first coolant circulation line 230 and cooling the recovered coolant to a first set temperature; a first storage tank 210 for storing the coolant cooled to a first set temperature; and a first circulation pump 220 circulating the coolant cooled to the first set temperature stored in the first storage tank 210 along the first coolant circulation line 230;
The second temperature control unit 600 includes a second storage tank 610 connected to the second coolant circulation line 630 and storing the recovered coolant; a second circulation pump 620 for circulating the coolant stored in the second storage tank 610 along the second coolant circulation line 630; and a heat exchanger 640 cooling the coolant circulating along the second coolant circulation line 630 by the second circulation pump 620 to a second set temperature.
A connection line 810 is provided between the first storage tank 210 and the second storage tank 610 , and a valve 800 electrically opened and closed is provided in the connection line 810 , and the valve 800 controls opening and closing of coolant flow between the first and second storage tanks 210 and 610 through the connection line 810, and the first and second storage tanks ( 210, 610) hybrid step temperature control system, characterized in that it is possible to control the temperature difference and flow rate of the coolant stored in each.
상기 냉각부(300)는,
냉매를 압축하는 압축기(310);
상기 압축된 냉매를 외부의 냉각수를 이용하여 응축시키는 응축기(320);
상기 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(330); 및
상기 팽창된 냉매를 증발시키며 상기 제1 쿨런트 순환라인(230)을 따라 순환하는 쿨런트를 제1 설정온도로 냉각시키는 증발기(340);
를 포함하는 하이브리드 스텝 온도제어시스템.
According to claim 1,
The cooling unit 300,
Compressor 310 for compressing the refrigerant;
a condenser 320 for condensing the compressed refrigerant using external cooling water;
an expansion valve 330 for expanding the condensed refrigerant; and
an evaporator 340 for evaporating the expanded refrigerant and cooling the coolant circulating along the first coolant circulation line 230 to a first set temperature;
A hybrid step temperature control system comprising a.
상기 냉각부(300)는,
상기 응축기(320)에 외부의 냉각수를 공급하는 냉각수 순환부(400);를 더 포함하고,
상기 냉각수 순환부(400)는,
상기 응축기(320)의 내부로 냉각수를 공급시키는 제1 냉각수 공급부(410); 및
상기 응축기(320)에서 사용된 냉각수를 회수하여 배출시키는 제1 냉각수 배출부(420);
를 포함하는 하이브리드 스텝 온도제어시스템.
5. The method of claim 4,
The cooling unit 300,
It further includes; a cooling water circulation unit 400 for supplying external cooling water to the condenser 320,
The cooling water circulation unit 400,
a first cooling water supply unit 410 for supplying cooling water to the inside of the condenser 320; and
a first cooling water discharge unit 420 for recovering and discharging cooling water used in the condenser 320;
A hybrid step temperature control system comprising a.
상기 열전소자블록(500)은,
상기 스텝 믹싱 장치(700)에서 공급된 쿨런트를 이동시키며 온도 제어하는 쿨런트 블록(501); 및
상기 쿨런트 블록(501)의 상하에 연결 배치되며, 외부의 냉각수를 유동시켜 상기 쿨런트 블록(501)을 통과하는 쿨런트의 온도를 정밀 제어하는 복수의 냉각수 블록(502, 503);
을 포함하는 하이브리드 스텝 온도제어시스템.According to claim 1,
The thermoelectric block 500 is
a coolant block 501 for temperature control while moving the coolant supplied from the step mixing device 700; and
a plurality of coolant blocks 502 and 503 connected to the upper and lower portions of the coolant block 501 and configured to precisely control the temperature of the coolant passing through the coolant block 501 by flowing external coolant;
A hybrid step temperature control system comprising a.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210084698A KR102436005B1 (en) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | Hybrid step temperature control system |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210084698A KR102436005B1 (en) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | Hybrid step temperature control system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102436005B1 true KR102436005B1 (en) | 2022-08-25 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210084698A KR102436005B1 (en) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | Hybrid step temperature control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102436005B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101739369B1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-05-24 | 주식회사 에프에스티 | Temperature Control System for Chiller of Semiconductor Device |
| KR101937417B1 (en) * | 2018-04-05 | 2019-01-11 | (주)테키스트 | Multi―stage cooling controlled temperature control apparatus for semiconductor manufacturing facility |
| KR20200094992A (en) * | 2019-01-31 | 2020-08-10 | 유니셈(주) | Apparatus for mixing heating medium and Chiller apparatus using the same |
| JP2020190494A (en) * | 2019-05-22 | 2020-11-26 | 東京エレクトロン株式会社 | Temperature control device, substrate treatment device and detection method |
-
2021
- 2021-06-29 KR KR1020210084698A patent/KR102436005B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| AMND | Amendment | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |