KR102579429B1 - 전도성물질 기반의 히터를 이용한 열전달효율이 우수한 인라인 히팅시스템 - Google Patents

전도성물질 기반의 히터를 이용한 열전달효율이 우수한 인라인 히팅시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전도성물질 기반의 히터를 이용한 열전달효율이 우수한 인라인 히팅시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 쿼츠관에 직접 맞닿게 배치된 전도성박막층에 의하여 반도체세정약액이 가열됨으로써 열전달효율이 우수하고, 약액탱크에 수용된 반도체세정약액의 온도에 기반하여 상기 전도성박막층에 인가되는 전압을 자동적으로 제어하는 제어부를 구비함으로써 반도체세정약액을 기설정된 온도로 가열하고 상기 온도를 유지시키는 것이 용이한, 전도성물질 기반의 히터를 이용한 열전달효율이 우수한 인라인 히팅시스템에 관한 것이다.

Description

전도성물질 기반의 히터를 이용한 열전달효율이 우수한 인라인 히팅시스템{In-line Heating System With Excellent Heat Transfer Efficiency Comprised of Conductive Material-Based Heaters}
본 발명은 전도성물질 기반의 히터를 이용한 열전달효율이 우수한 인라인 히팅시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 쿼츠관에 직접 맞닿게 배치된 전도성박막층에 의하여 반도체세정약액이 가열됨으로써 열전달효율이 우수하고, 약액탱크에 수용된 반도체세정약액의 온도에 기반하여 상기 전도성박막층에 인가되는 전압을 자동적으로 제어함으로써 반도체세정약액을 기설정된 온도로 가열하고 상기 온도를 유지시키는 것이 용이한, 전도성물질 기반의 히터를 이용한 열전달효율이 우수한 인라인 히팅시스템에 관한 것이다.
반도체의 표면 잔류물에 대한 세정공정은 반도체의 불량률을 결정하는 공정이며, 반도체의 표면 잔류물에 대한 세정공정 시 주요한 요소 중 하나는 세정공정이 수행되는 온도이다. 예를 들어, 산성 세정약액을 사용하는 RCA 세정공정의 경우, 75 내지 90℃의 온도범위에서 수행하는 것이 바람직하다. 따라서, 반도체의 세정장비는 반도체세정약액의 온도를 상온보다 높게 가열하는 동시에 상기 가열된 온도를 유지시키는 히터를 포함하는 것이 일반적이다.
종래의 반도체 세정장비는 약액탱크의 일측에 열을 발생시키는 IR lamp를 설치하는 구성을 구비하여 반도체세정약액의 온도를 승온시키는 방법을 사용하였다. 다만, 이와 같은 구성은 구조적으로 불안정할 수 있고, IR lamp가 상기 약액탱크에 대하여 직접 접촉될 수 없으므로 열전달효율이 떨어지며, IR lamp의 적은 수명으로 인한 잦은 교체 때문에 경제성이 저하되는 문제점이 있다. 또한 이와 같은 방법은 상기 반도체세정약액이 웨이퍼 측으로 토출될 시, 그 과정에서 온도가 기설정된 온도보다 하강한다는 문제점이 있다.
즉, 종래의 IR lamp를 보다 안정적인 구조를 가지는 열원으로 대체하는 동시에, 반도체세정약액을 사용자가 원하는 온도까지 승온시키는 것이 용이한 히팅시스템이 필요한 실정이다.
본 발명은 쿼츠관에 직접 맞닿게 배치된 전도성박막층에 의하여 반도체세정약액이 가열됨으로써 열전달효율이 우수하고, 약액탱크에 수용된 반도체세정약액의 온도에 기반하여 상기 전도성박막층에 인가되는 전압을 자동적으로 제어하는 제어부를 구비함으로써 반도체세정약액을 기설정된 온도로 가열하고 상기 온도를 유지시키는 것이 용이한, 전도성물질 기반의 히터를 이용한 열전달효율이 우수한 인라인 히팅시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 전도성물질 기반의 히터를 이용한 인라인 히팅시스템으로서, 내부공간에 반도체세정약액을 수용하고, 일면에 연결된 제1배관 측으로 상기 반도체세정약액을 배출하는 약액탱크; 일단에 상기 제1배관이 연결되고, 상기 약액탱크의 내부공간에 수용된 상기 반도체세정약액을 제2배관측으로 공급시키는 펌프; 일단에 약액유입구가 형성되고 타단에 약액배출구가 형성되어, 상기 펌프측으로부터 공급된 반도체세정약액이 상기 약액유입구를 통해 내측으로 수용되어 상기 약액배출구를 통해 외측으로 배출되고, 상기 약액유입구에 제2배관이 연결된 쿼츠관, 전도성물질로 이루어지고, 상기 쿼츠관의 외주면에 직접 맞닿도록 배치되는 전도성박막층, 상기 전도성박막층 일측에 형성되고, 링 형태를 이루는 제1전극층, 및 상기 전도성박막층 타측에 형성되고, 링 형태를 이루는 제2전극층을 포함하는 히터부; 상기 제1전극층 및 제2전극층 각각에 연결되어 전압을 인가하는 전압인가부; 및 상기 펌프의 동작을 제어하거나, 상기 약액탱크의 온도를 기준으로 상기 전압인가부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 전압인가부에 의하여 상기 제1전극층 및 제2전극층에 전압이 인가됨으로써 상기 전도성박막층에 열이 발생되어, 상기 쿼츠관에 유입되는 반도체세정약액이 가열되고, 상기 제어부에 의하여, 상기 반도체세정약액은 기설정된 온도로 유지되는, 인라인 히팅시스템을 제공한다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 일단은 상기 히터부의 타단에 연결되어 있고, 타단은 상기 약액탱크에 연결되어 있는 제3배관을 더 포함하고, 상기 반도체세정약액의 일부는 상기 펌프의 동작에 의하여 상기 약액탱크로부터 상기 제1배관 및 제2배관을 통해 상기 히터부의 내측으로 유입되어 상기 히터부에 의하여 가열되고, 상기 히터부에 의하여 가열된 상태에서 상기 제3배관을 통해 상기 약액탱크로 다시 유입됨으로써, 상기 약액탱크의 내부공간에 수용된 반도체세정약액의 다른 일부를 기설정된 온도로 가열하거나 유지할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 히터부는 복수 개가 배치되어 서로 병렬 연결되고, 상기 복수 개의 히터부 각각에 대하여 전압인가부가 연결되고, 상기 반도체세정약액은 상기 펌프의 동작에 의하여 상기 약액탱크로부터 상기 제1배관 및 제2배관을 통해 상기 복수 개의 히터부 각각의 내측으로 유입되어 상기 복수 개의 히터부 각각에 의하여 가열될 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 인라인 히팅시스템은 약액탱크에 수용된 반도체세정약액의 제1온도를 감지하는 제1온도감지부; 및 히터부의 전도성박막층의 온도에 해당하는 제2온도를 감지하는 제2온도감지부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1온도감지부에서 감지된 제1온도 및 상기 제2온도감지부에서 감지된 제2온도를 수신하는 온도수신부; 및 상기 온도수신부로부터 수신된 제1온도를 기준으로 전압인가부로부터 상기 제1전극층 및 제2전극층에 인가되는 전압을 제어하는 전극전압제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 전극전압제어부는, 약액탱크에 수용된 반도체세정약액을 가열하고자 하는 목표온도를 설정하는 목표온도설정단계; 상기 목표온도에 대하여 98 내지 99%에 해당하는 온도를 기준온도로서 산출하는 기준온도산출단계; 전압인가부에서 제2온도가 상기 목표온도의 110 내지 130%에 해당하는 과열온도를 갖도록 전압을 출력하여 쿼츠관을 가열하는 가열단계; 상기 온도수신부로부터 제1온도를 수신받는 온도수신단계; 및 상기 제1온도와 상기 기준온도를 비교하여 상기 제1온도가 상기 기준온도보다 높은 상태인지에 대한 여부를 판단하는 온도판단단계;를 수행할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 온도판단단계는, 상기 제1온도가 상기 기준온도보다 낮다고 판단되는 경우에, 상기 제1온도가 상기 기준온도에 도달할 때까지 상기 가열단계, 온도수신단계, 및 온도판단단계를 반복하여 수행하는 반복수행단계; 및 상기 반복수행단계를 수행한 이후에, 상기 제1온도가 상기 기준온도에 상응하거나 혹은 높다고 판단되는 경우에, 전압인가부에서 상기 제2온도가 상기 목표온도와 상응한 온도를 갖도록 전압을 출력하여 쿼츠관의 온도를 유지하는 온도유지단계를 수행할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 온도판단단계는, 상기 제1온도가 상기 기준온도에 상응하거나 혹은 높다고 판단되는 경우에, 전압인가부에서 상기 제2온도가 상기 목표온도와 상응한 온도를 갖도록 전압을 출력하여 쿼츠관의 온도를 유지하는 온도유지단계; 를 수행할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 인라인 히팅시스템은 상기 히터부 타단에 결합되어 반도체세정약액을 웨이퍼 방향으로 토출시킬 수 있는 노즐이 더 포함되고, 상기 반도체세정약액은 상기 펌프의 동작에 의하여 상기 약액탱크로부터 상기 제1배관 및 제2배관을 통해 상기 히터부의 내측으로 유입되어 상기 히터부에 의하여 가열되고, 상기 히터부에 의하여 가열된 상태에서 상기 노즐을 통해 토출됨으로써 웨이퍼를 기설정된 온도를 가진 반도체세정약액으로 세정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인라인 히팅시스템은 반도체세정약액이 이송되는 배관의 중간에 히터부를 연결하는 구조를 가짐으로써 별도의 열원을 약액탱크에 부착하지 않아도 되는 구조에 해당하고, 상기 구조에 의하여 구조적인 안정성이 향상되는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 히터부는 전도성박막층이 쿼츠관의 외주면을 감싸는 형태로 배치되어 상기 전도성박막층이 쿼츠관의 외주면에 직접 맞닿아 있는 구조를 구현함에 따라, 열전도효율이 향상되고 온도 승강의 속도가 향상되는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 히터부는 교체주기가 길고 열전도효율이 우수한 전도성박막층을 포함함에 따라, 유지보수가 용이하고 전력의 소모가 감소하여 경제성이 향상되는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인라인 히팅시스템은 복수 개의 히터부를 포함하는 구성을 가질 수 있고, 사용자는 히터부의 수량을 조절함에 따라 반도체세정약액의 온도를 조절하는 것이 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인라인 히팅시스템은 고온저항성이 높고 내식성이 높은 쿼츠관을 포함하는 구성을 가짐에 따라 고온의 산성약액으로 구성된 세정약액을 안전하게 운송하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 히터부는 열전도율이 낮아 전도성박막층이 외주면에 형성되어 있지 않은 영역에서는 가열되지 않는 쿼츠관을 포함함에 따라, 약액배출구와 연결되어 있는 배관에 적절한 온도의 반도체세정약액이 도달할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있고, 이에 따라 본 발명의 히터부는 상기 히터부의 양 끝단에 제3배관 및 노즐과 같은 다른 부속품과의 연결을 체결하는 것이 유리한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인라인 히팅시스템은 전도성박막층에 인가되는 전압을 제어하여 전도성박막층의 온도를 빠르게 조절할 수 있고, 이에 따라 반도체세정약액의 온도를 용이하게 제어하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인라인 히팅시스템의 특수한 제어방법에 의하여, 반도체세정약액의 온도를 빠르게 승온시킬 수 있고, 승온된 온도를 유지하는 것이 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인라인 히팅시스템은 히터부의 타면에 노즐이 연결되는 구조를 구현할 수 있고, 이와 같은 구조에 의하여 반도체세정약액의 온도를 일정하게 유지하면서 반도체의 표면을 세정할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터부의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터부의 온도구배에 대한 사항을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템이 제3배관을 포함하는 경우에 대한 사항을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템이 복수 개의 히터부를 포함하는 경우에 대한 사항을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 내부구성 및 전극전압제어부의 제어단계를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극전압제어부의 제어 프로세스를 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극전압제어부의 제어 프로세스가 수행됐을 때의 전압인가부의 출력값 및 제1온도의 거동을 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템이 노즐을 포함하는 경우에 대한 사항을 도시한다.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 이 때 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
반도체 표면의 잔류물을 제거하기 위한 세정공정에 있어서 주요한 요인 중 하나는 세정공정이 수행되는 온도이다. 이를 고려하여 종래의 반도체 세정장비는 세정약액을 수용하는 약액탱크의 일측에 IR lamp를 열원으로써 배치하는 구성을 가졌으나, 이와 같은 구성은 구조적으로 안정적이지 않고, 상기 약액탱크에 열원을 직접 접촉하지 않기 때문에 열전달효율이 저하될 수 있다는 문제점을 가지고 있다. 또한, 상기 IR lamp는 수명이 낮아 교체주기가 짧기 때문에 경제성이 저하될 수 있다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 전도성물질 기반의 히터를 이용하여 열을 발생시키는 전도성박막층이 반도체세정약액이 통과하는 관에 대하여 직접 맞닿게 배치됨으로써 열전달효율이 향상되고, 구조적인 안정성이 향상된 인라인 히팅시스템(1)을 제안한다.
보다 상세하게는, 본 발명의 인라인 히팅시스템(1)은 쿼츠관(310), 및 상기 쿼츠관(310) 외주면을 감싸는 형상으로 전도성물질을 배치함으로써 형성되는 전도성박막층(320)을 포함하는 히터부(300)를 그 구성으로서 포함한다. 상기 전도성박막층(320)은 전압이 인가됨으로써 열을 발생시키는 저항가열 특성을 가지며, 상기 특성으로 인하여 상기 쿼츠관(310) 내측으로 유입되는 반도체세정약액이 가열될 수 있다.
이와 같은 구성으로 인하여, 상기 인라인 히팅시스템(1)은 열을 발생시키는 전도성박막층(320)이 반도체세정약액이 유입되는 쿼츠관(310)에 직접 맞닿을 수 있으며, 이로 인하여 상기 인라인 히팅시스템(1)은 히터부(300)로부터 반도체세정약액으로 전달되는 열의 전도효율이 높아질 수 있다. 이는 상기 반도체세정약액을 승온시키는 데에 걸리는 시간 및 소모전력이 감소하는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 종래의 히터시스템의 열원인 IR lamp를 교체주기가 길고 유지보수가 용이한 전도성물질을 이용한 전도성박막층으로 대체함으로써, 경제성이 향상되는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 상기 인라인 히팅시스템(1)은, 종래의 약액탱크 일측에 히터를 배치하여 반도체세정약액을 가열하는 구성과는 다르게, 히터부(300)를 반도체세정약액이 이송되는 중간 혹은 토출되는 중간에 배치하는 인라인(in-line) 구조를 가진다. 이와 같은 구조로 인하여, 본 발명의 인라인 히팅시스템(1)은 종래의 히터에 비교하였을 때, 구조적인 안정성이 향상되고 히터부(300)의 열전달효율이 향상되는 효과를 발휘할 수 있다.
이와 같은 효과들로 인하여, 본 발명의 인라인 히팅시스템(1)은 반도체의 표면 잔류물을 세정하는 세정공정에 사용되는 반도체 세정장비에 포함될 수 있으며, 본 발명의 몇 실시예에서는 반도체 세정공정에 바로 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템(1)에 대하여 보다 상세하게 서술하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템(1)을 개략적으로 도시한다.
전도성물질 기반의 히터를 이용한 인라인 히팅시스템(1)으로서, 내부공간에 반도체세정약액을 수용하고, 일면에 연결된 제1배관(a) 측으로 상기 반도체세정약액을 배출하는 약액탱크(100); 일단에 상기 제1배관(a)이 연결되고, 상기 약액탱크(100)의 내부공간에 수용된 상기 반도체세정약액을 제2배관측(b)으로 공급시키는 펌프(200); 일단에 약액유입구(311)가 형성되고 타단에 약액배출구(312)가 형성되어, 상기 펌프(200) 측으로부터 공급된 반도체세정약액이 상기 약액유입구(311)를 통해 내측으로 수용되어 상기 약액배출구(312)를 통해 외측으로 배출되고, 상기 약액유입구(311)에 제2배관(b)이 연결된 쿼츠관(310), 전도성물질로 이루어지고, 상기 쿼츠관(310)의 외주면에 직접 맞닿도록 배치되는 전도성박막층(320), 상기 전도성박막층(320) 일측에 형성되고, 링 형태를 이루는 제1전극층(330), 및 상기 전도성박막층(320) 타측에 형성되고, 링 형태를 이루는 제2전극층(340)을 포함하는 히터부(300); 상기 제1전극층(330) 및 제2전극층(340) 각각에 연결되어 전압을 인가하는 전압인가부(400); 및 상기 펌프(200)의 동작을 제어하거나, 상기 약액탱크(100)의 온도를 기준으로 상기 전압인가부(400)를 제어하는 제어부(500);를 포함할 수 있다.
이와 같은 구성에서, 상기 전압인가부(400)에 의하여 상기 제1전극층(330) 및 제2전극층(340)에 전압이 인가됨으로써 상기 전도성박막층(320)에 열이 발생되어, 상기 쿼츠관(310)에 유입되는 반도체세정약액이 가열되고, 상기 제어부(500)에 의하여, 상기 반도체세정약액은 기설정된 온도로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템은 기본적으로 약액탱크(100), 펌프(200), 및 히터부(300), 및 전압인가부(400)에 의하여 반도체세정약액을 기설정된 온도로 가열할 수 있으며, 제어부(500)에 의하여 반도체세정약액의 온도를 자동적으로 제어할 수 있는 시스템에 해당한다.
보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에서, 반도체세정약액은 상기 약액탱크(100)에 수용되어 보관될 수 있다. 상기 인라인 히팅시스템(1)이 작동하는 경우에, 상기 반도체세정약액의 일부는 상기 펌프(200)가 제공하는 흡입력에 의해 제1배관(a)을 통하여 상기 펌프(200) 측으로 이송될 수 있고, 해당 반도체세정약액의 일부는 상기 제2배관(b)을 통하여 상기 히터부(300) 측으로 이송되어 상기 히터부(300) 내측으로 유입될 수 있다. 상기 히터부(300) 내측으로 유입된 해당 반도체세정약액의 일부는 상기 히터부(300)에 의하여 기설정된 온도로 가열될 수 있고. 이후 해당 반도체세정약액의 일부는 상기 약액배출구(312)를 통하여 외부로 배출될 수 있다.
이때, 상기 히터부(300)는 일단에 약액유입구(311), 및 타단에 약액배출구(312)가 형성되어 있는 쿼츠관(310), 상기 쿼츠관(310)의 외주면의 일부 영역을 감싸면서 형성되는 전도성박막층(320), 상기 전도성박막층(320) 일측에 링 형태로 형성되는 제1전극층(330), 및 상기 전도성박막층(320) 타측에 링 형태로 형성되는 제2전극층(340)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 반도체세정약액은 상기 약액유입구(311)를 통하여 상기 쿼츠관(310)의 내측으로 유입된 후, 상기 약액배출구(312)를 통하여 배출될 수 있다. 상기 반도체세정약액은 상기 쿼츠관(310)의 내측을 통과하는 동안 가열될 수 있으며, 이는 열원에 해당하는 전도성박막층(320)이 상기 쿼츠관(310)의 외주면의 일부영역을 감싸는 형태로 위치하기 때문이다. 상기 히터부(300)의 상세한 구성에 대하여서는 후술하는 도면에서 설명하기로 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터부(300)는 전도성박막층(320)이 쿼츠관(310)의 외주면을 감싸는 형태로 배치되어 상기 전도성박막층(320)이 쿼츠관(310)의 외주면에 직접 맞닿아 있는 구조를 구현함에 따라, 열전도효율이 향상되고 승온의 속도가 향상되는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 인라인 히팅시스템(1)은 반도체세정약액을 이송하는 중간 혹은 토출하는 중간에 상기 반도체세정약액을 가열하는 구조인 인라인(in-line) 구조를 가진다. 이때, 상기 인라인 히팅시스템(1)은 별도의 열원을 약액탱크(100)에 부착하지 않아도 되는 구조에 해당하고, 상기 구조에 의하여 구조적인 안정성이 향상되는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 상기 인라인 히팅시스템(1)은 상기 약액배출구(312)에 연결되고, 상기 히터부(300)에서 배출되는 반도체세정약액을 상기 히터부(300)에서부터 상기 약액탱크(100)로 순환시킬 수 있는 배관을 추가적으로 포함할 수 있고, 이에 대한 상세한 설명은 후술하는 도면에서 설명하기로 한다.
한편, 상기 인라인 히팅시스템(1)은 상기 약액배출구(312)에 연결되고, 상기 히터부(300)에서 배출되는 반도체세정약액을 상기 히터부(300)에서부터 반도체 표면 혹은 웨이퍼 표면으로 토출시킬 수 있는 노즐을 추가적으로 포함할 수 있고, 이에 대한 상세한 설명은 후술하는 도면에서 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터부(300)의 사시도를 개략적으로 도시한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터부(300)는 일단에 약액유입구(311), 및 타단에 약액배출구(312)가 형성되어 있는 쿼츠관(310), 상기 쿼츠관(310)의 외주면의 일부 영역을 감싸면서 형성되는 전도성박막층(320), 상기 전도성박막층(320) 일측에 링 형태로 형성되는 제1전극층(330), 및 상기 전도성박막층(320) 타측에 링 형태로 형성되는 제2전극층(340)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쿼츠관(310)은 연화점이 높으며, 전기절연성이 높고, 내식성이 매우 높은 특징을 가진다. 이러한 특징으로 인하여, 상기 쿼츠관(310)은 고온의 산성 혹은 알칼리성 용액을 반도체세정약액으로써 사용하는 반도체의 세정장비에 포함되는 본 발명의 인라인 히팅시스템(1)을 제작하는 데에 있어서 적합할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 쿼츠관(310)의 일단에 형성된 약액유입구(311)는 제2배관(b)에 연결될 수 있고, 상기 제2배관(b)을 통해 반도체세정약액이 상기 쿼츠관(310) 내측으로 유입될 수 있다. 한편 상기 쿼츠관(310)의 타단에는 약액배출구(312)가 형성되어, 쿼츠관(310) 내측으로 유입된 반도체세정약액이 상기 쿼츠관(310)의 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전도성박막층(320)은 상기 쿼츠관(310)의 외주면의 일부영역을 감싸는 형태로 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전도성박막층(320)은 상기 쿼츠관(310) 외주면에 전도성물질을 증착하여 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 전도성물질은 ITO, SiC, 및 graphite 중 어느 하나를 사용할 수 있고, 전도성이 높은 동시에 저항이 높은 물질인 것이 바람직하다. 또한 상기 전도성박막층(320)은 상기 언급한 물질 이외에도 전도성이 높은 동시에 저항이 높은 물질을 사용하여 제작될 수 있다.
상기 전도성물질은 교체주기가 길고, 종래의 IR lamp와 비교하였을 때, 상응하는 양의 열을 발생시키기 위한 전력소모가 크지 않고, 승온 속도가 빠르다는 특징이 있다.
상기 전도성박막층(320)에 전압이 인가되는 경우에, 상기 전도성물질이 가지는 높은 저항으로 인하여 열이 발생할 수 있으며, 상기 전도성물질이 가지는 높은 열전도효율로 인하여 쿼츠관(310)의 내측을 통과하고 있는 반도체세정약액에 열을 효과적으로 전달할 수 있고, 이에 따라 본 발병의 일 실시예에 따른 히터부(300)는 상기 쿼츠관(310)의 내측을 통과하고 있는 반도체세정약액을 승온시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1전극층(330) 및 제2전극층(340)은 상기 전도성박막층(320) 외주면의 일측 및 타측에 링 형태로 형성될 수 있으며, 도 1에 도시된 전압인가부(400)에 연결되어 전도성박막층(320)에 전압을 인가할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1전극층(330)에는 양전압이 인가될 수 있고, 상기 제2전극층(340)에는 음전압이 인가될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1전극층(330) 및 제2전극층(340)은 금속재질의 전극에 해당할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1전극층 및 제2전극층은 구리 및 아연과 같은 금속으로 이루어질 수 있고, 이에 한정하지 않고 금속재질의 전극 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터부(300)는 고온저항성이 높고 내식성이 높은 쿼츠관(310)을 포함하는 구성을 가짐에 따라 고온의 산성약액으로 구성된 반도체세정약액을 안전하게 운송하는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 상기 히터부(300)는 전도성박막층(320)이 쿼츠관(310)의 외면을 감싸는 형태로 배치되어 쿼츠관(310)의 외면에 직접 맞닿아 있는 구조를 구현함에 따라, 열전도효율이 향상되고 승온의 속도가 향상되는 효과를 발휘할 수 있고, 교체주기가 길고 열전도효율이 우수한 전도성박막층(320)을 포함함에 따라, 유지보수가 용이하고 전력의 소모가 감소하여 경제성이 향상되는 효과를 발휘할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터부(300)의 온도구배에 대한 사항을 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쿼츠관(310)은 열전도율이 낮은 특성을 가진다. 상기 특성에 의하여, 본 발명의 인라인 히팅시스템(1)이 작동할 경우, 도 3에 도시된 것과 같은 온도구배를 보일 수 있다.
도 3(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터부(300)에 제2배관(b) 및 제3배관(c)이 연결되어 있는 경우를 도시한다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 반도체세정약액은 화살표 방향으로 이동할 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 반도체세정약액은 상기 제2배관(b)을 통하여 이송되고, 상기 약액유입구(311)를 통하여 상기 쿼츠관(310) 내측으로 유입된 후에, 상기 쿼츠관(310)의 내측 영역을 통과하여 상기 약액배출구(312)를 통해 외측으로 배출될 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템(1)은 제3배관(c)을 더 포함할 수 있고, 상기 반도체세정약액은 상기 약액배출구(312)에 연결된 상기 제3배관(c)을 통하여 배출될 수 있다.
도 3(b)는 도 3(a)에 도시된 실시예에 따른 히터부(300)의 영역을 도시하고, 상기 각각의 영역에 대한 온도구배에 대한 사항을 도시한다. 즉, 도 3(a)에 도시된 제2배관(b)은 도 3(b)의 A에 해당하며, 도 3(a)에 도시된 전도성박막층(320)이 외주면에 배치되지 않은 쿼츠관(310)의 영역 중 약액유입구(311) 측 영역은 도 3(b)의 B에 해당하고, 도 3(a)에 도시된 전도성박막층(320)이 외주면에 배치된 쿼츠관(310)의 영역은 도 3(b)의 C 영역에 해당하고, 도 3(a)에 도시된 전도성박막층(320)이 외주면에 배치되지 않은 쿼츠관(310)의 영역 중 약액배출구(312) 측 영역은 도 3(b)의 D에 해당하고, 도 3(a)에 도시된 제3배관(c)은 도 3(b)의 E에 해당한다.
도 3(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 상기 쿼츠관(310) 내측으로 유입된 반도체세정약액은 상기 C 영역을 지나면서 가열될 수 있고, 이에 따라 온도가 승온될 수 있다. 이후에, 해당 반도체세정약액은 C 영역을 지나 D 영역에 도달할 수 있고, 상기 D 영역에서는 해당 반도체세정약액은 가열되지 않는다. 상기 쿼츠관(310)은 열전도성이 낮은 특성을 가지고 있기 때문에, D영역에 도달한 해당 반도체세정약액은 상기 전도성박막층(320)에서 발생하는 열에 영향을 받지 않아 온도가 하강하는 현상이 발생할 수 있다. 이와 같은 현상에 의하여, 본 발명의 일 실시예에서는 반도체세정약액의 온도가 약액배출구(312)에 도달했을 때 지나치게 높아지는 것을 방지한다.
보다 상세하게는, 종래에는 고온의 산성 혹은 알칼리성 반도체세정약액에 의하여 반도체 세정공정에 사용되는 배관이 빠르게 부식된다는 문제점이 있었다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히터부(300)는 열전도율이 낮아 전도성박막층(320)이 외주면에 형성되어 있지 않은 영역에서는 가열되지 않는 쿼츠관(310)을 포함함에 따라, 약액배출구(312)와 연결되어 있는 배관에 적절한 온도의 반도체세정약액이 도달할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있고, 이에 따라 본 발명의 히터부(300)는 상기 히터부(300) 양 끝단에 제3배관(c) 및 노즐(600)와 같은 다른 부속품과의 연결을 체결하는 것이 유리한 효과를 발휘할 수 있다. 상기 제3배관(c) 혹은 노즐(600)을 포함하는 본 발명의 몇 실시예에 대한 상세한 설명은 후술하는 도면에서 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템(1)이 제3배관(c)을 포함하는 경우에 대한 사항을 도시한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템(1)은, 일단은 상기 히터부(300)의 타단에 연결되어 있고, 타단은 상기 약액탱크(100)에 연결되어 있는 제3배관(c)을 더 포함하고, 상기 반도체세정약액의 일부는 상기 펌프(200)의 동작에 의하여 상기 약액탱크(100)로부터 상기 제1배관(a) 및 제2배관(b)을 통해 상기 히터부(300)의 내측으로 유입되어 상기 히터부(300)에 의하여 가열되고, 상기 히터부(300)에 의하여 가열된 상태에서 상기 제3배관(c)을 통해 상기 약액탱크(100)로 다시 유입됨으로써, 상기 약액탱크(100)의 내부공간에 수용된 반도체세정약액의 다른 일부를 기설정된 온도로 가열하거나 유지할 수 있다.
본 발명의 인라인 히팅시스템(1)은 약액탱크(100)에 수용된 반도체세정약액의 온도를 기설정된 온도로 승온시킨 이후에, 상기 반도체세정약액의 온도를 유지시키려는 경우, 도 4에 도시된 실시예의 구성을 활용할 수 있다.
이와 같은 구성에서, 상기 인라인 히팅시스템(1)에 수용된 반도체세정약액의 일부는 약액탱크(100)에서부터 펌프(200) 측으로 이송되고, 펌프(200)에서부터 히터부(300) 측으로 이송된 후에, 히터부(300)에서부터 약액탱크(100) 측으로 다시 이송되는 사이클을 수행할 수 있다. 이러한 사이클에 의하여, 승온된 상기 반도체세정약액의 일부는 상기 약액탱크(100)에 수용된 반도체세정약액의 다른 일부의 온도를 승온시키는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 상기 히터부(300)에 포함된 전도성박막층(320)은 상기 전압인가부(400)에서 인가되는 전압에 의하여 열이 발생될 수 있고, 상기 반도체세정약액은 상기 발생된 열에 의하여 가열될 수 있다. 이때, 상기 전압인가부(400)는 제어부(500)와 전기적으로 연결되어 있으며, 사용자가 상기 제어부(500)를 통해 상기 약액탱크(100)에 수용되어 있는 반도체세정약액이 도달하고자 하는 목표온도를 설정할 시에, 본 발명의 인라인 히팅시스템(1)은 자동적으로 상기 전압인가부(400)에 인가되는 전압의 인가량을 조절할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템(1)의 제어에 대한 사항은 후술하는 도면에서 상세하게 설명하기로 한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템(1)은 전도성박막층(320)에 인가되는 전압을 제어하여 전도성박막층(320)의 온도를 전기적으로 조절할 수 있고, 이에 따라 반도체세정약액의 온도를 용이하게 제어하는 효과를 발휘할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템(1)이 복수 개의 히터부(300)를 포함하는 경우에 대한 사항을 도시한다.
상기 히터부(300)는 복수 개가 배치되어 서로 병렬 연결되고, 상기 복수 개의 히터부(300) 각각에 대하여 전압인가부(400)가 연결될 수 있다.
이와 같은 구조에서, 상기 반도체세정약액은 상기 펌프(200)의 동작에 의하여 상기 약액탱크(100)로부터 상기 제1배관(a) 및 제2배관(b)을 통해 상기 복수 개의 히터부(300) 각각의 내측으로 유입되어 상기 복수 개의 히터부(300) 각각에 의하여 가열될 수 있다.
보다 상세하게는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2배관(b)은 일단이 상기 펌프(200)에 연결된 제2주배관(b-1), 및 일단이 상기 제2주배관(b-1)의 타단에 연결되고, 타단이 복수 개의 히터부(300)에 각각 연결된 복수 개의 제2가지배관(b-2)을 더 포함할 수 있다.
또한, 제3배관(c)은 일단이 상기 복수 개의 히터부(300)의 타단에 각각 연결된 복수 개의 제3가지배관(c-2), 및 일단이 상기 복수 개의 제3가지배관(c-2)의 타단에 각각 연결되고, 타단이 상기 약액탱크(100)에 연결된 제3주배관(c-1)을 더 포함할 수 있다.
이때 상기 반도체세정약액은 상기 제2주배관(b-1) 및 복수 개의 제2가지배관(b-2)을 통하여 복수 개의 히터부(300)로 유입되고, 상기 복수 개의 히터부(300)에 의하여 가열된 후에, 상기 복수 개의 제3가지배관(c-2) 및 제3주배관(c-1)을 통하여 상기 약액탱크(100)로 유입될 수 있다.
즉, 상기 인라인 히팅시스템(1)은 복수 개의 히터부(300)를 포함하는 구성을 가질 수 있고, 사용자는 히터부(300)의 수량을 조절함에 따라 반도체세정약액의 온도를 조절하는 것이 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 따른 제어부(500)의 내부구성 및 전극전압제어부(520)의 제어단계를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템(1)은, 약액탱크(100)에 수용된 반도체세정약액의 제1온도를 감지하는 제1온도감지부(110); 및 히터부(300)의 전도성박막층(320)의 온도에 해당하는 제2온도를 감지하는 제2온도감지부(350);를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 제1온도감지부(110) 및 제2온도감지부(350)에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템(1)은 상기 약액탱크(100)에 수용된 반도체세정약액의 온도에 해당하는 제1온도, 및 상기 히터부(300)에 포함된 전도성박막층(320)이 전압인가부(400)로부터 전압을 인가받은 제1전극층(330) 및 제2전극층(340)에 의해서 승온되는 온도에 해당하는 제2온도를 각각 감지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(500)는, 상기 제1온도감지부(110)에서 감지된 제1온도 및 상기 제2온도감지부(350)에서 감지된 제2온도를 수신하는 온도수신부(510); 및 상기 온도수신부(510)로부터 수신된 제1온도를 기준으로 전압인가부로부터 상기 제1전극층(330) 및 제2전극층(340)에 인가되는 전압을 제어하는 전극전압제어부(520);를 포함할 수 있다.
상기 온도수신부(510)는 실시간으로 상기 제1온도감지부(110) 및 제2온도감지부(350)에서 각각 감지된 제1온도 및 제2온도를 수신하는 역할을 수행한다. 상기 제1온도 및 제2온도의 값을 이용하여, 상기 전극전압제어부(520)는 전압인가부(400)를 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어부(500)는 상기 전압인가부(400)와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 제어부(500)에 포함된 전극전압제어부(520)의 작동에 의하여 상기 전압인가부(400)의 작동이 제어될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(500)는 펌프제어부(530)를 더 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 펌프(200)는 약액탱크(100)에서부터 히터부(300) 측으로 반도체세정약액이 이송할 수 있도록 연결하는 제1배관(a) 및 제2배관(b) 사이에 위치하여, 상기 약액탱크(100)에 수용된 반도체세정약액을 상기 히터부(300) 측으로 이송할 수 있도록 하는 흡입력을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(500)는 상기 펌프제어부(530)를 포함하고, 상기 제어부(500)에 의하여 상기 펌프(200)의 작동을 제어함에 따라 사용자가 상기 인라인 히팅시스템(1)의 전원을 제어하는 것이 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
상기 전극전압제어부(520)는, 약액탱크(100)에 수용된 반도체세정약액을 가열하고자 하는 목표온도를 설정하는 목표온도설정단계(S521); 상기 목표온도에 대하여 98 내지 99%에 해당하는 온도를 기준온도로서 산출하는 기준온도산출단계(S522); 전압인가부(400)에서 상기 제2온도가 상기 목표온도의 110 내지 130%에 해당하는 과열온도를 갖도록 전압을 출력하여 쿼츠관(310)을 가열하는 가열단계(S523); 상기 온도수신부(510)로부터 제1온도를 수신받는 온도수신단계(S524); 및 상기 제1온도와 상기 기준온도를 비교하여 상기 제1온도가 상기 기준온도보다 높은 상태인지에 대한 여부를 판단하는 온도판단단계(S525);를 수행할 수 있다.
이때, 상기 가열단계(S523), 온도수신단계(S524), 및 온도판단단계(S525)는 동시에 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도판단단계(S525)는, 상기 제1온도가 상기 기준온도보다 낮다고 판단되는 경우에는, 상기 제1온도가 상기 기준온도에 도달할 때까지 상기 가열단계(S523), 온도수신단계(S524), 및 온도판단단계(S525)를 반복하여 수행하는 반복수행단계(S526); 및 상기 반복수행단계(S526)를 수행한 이후에, 상기 제1온도가 상기 기준온도에 상응하거나 혹은 높다고 판단되는 경우에, 전압인가부(400)에서 상기 제2온도가 상기 목표온도와 상응한 온도를 갖도록 전압을 출력하여 쿼츠관(310)의 온도를 유지하는 온도유지단계(S526);를 수행할 수 있다.
한편, 상기 제어부(500)는, 상기 온도판단단계(S525)는, 상기 제1온도가 상기 기준온도와 상응하거나 혹은 높다고 판단되는 경우에, 전압인가부(400)에서 상기 제2온도가 상기 목표온도와 상응한 온도를 갖도록 전압을 출력하여 쿼츠관(310)의 온도를 유지하는 온도유지단계(S527)를 수행할 수 있다.
보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극전압제어부(520)는 상기 목표온도설정단계(S521)에서 사용자가 목표온도를 설정할 수 있도록 하고, 상기 상기 기준온도산출단계(S522)에서 사용자가 기설정한 목표온도에 대하여 98 내지 99%에 해당하는 온도를 기준온도로 산출할 수 있다. 이후에, 상기 전극전압제어부(520)는 상기 가열단계(S523)에서 히터부(300)의 온도인 제2온도가 상기 목표온도의 110 내지 130%에 해당하는 온도인 과열온도에 도달하도록 제어할 수 있다. 이는 본 발명의 인라인 히팅시스템(1)이 반도체세정약액을 빠르게 승온시킬 수 있도록 하는 효과를 발휘한다.
이때, 상기 전극전압제어부(520)는 상기 가열단계(S523)가 수행되는 동시에 상기 제1온도가 상기 기준온도에 도달하였는지에 대한 여부를 지속적으로 확인하는 과정을 수행할 수 있고, 이는 상기 온도수신단계(S524) 및 온도판단단계(S525)에 의하여 수행된다. 상기 온도판단단계(S525)에서 상기 제1온도가 상기 기준온도에 도달하지 못했다고 판단되는 경우에는, 상기 과열온도로 가열을 하는 동시에 상기 제1온도가 상기 기존온도에 도달했는지에 대한 여부를 판단하는 것을 반복하는 반복수행단계(S526)을 수행할 수 있다. 상기 반복수행단계(S526)는, 상기 온도판단단계(S525)에서 상기 제1온도가 상기 기준온도에 도달했다고 판단할 시점까지 수행될 수 있다.
한편, 상기 온도판단단계(S525)에서 상기 제1온도가 기준온도에 도달했거나 혹은 상기 기준온도를 초과했다고 판단되는 경우에는, 상기 전극전압제어부(520)는 제2온도를 상기 목표온도와 상응하게 제어하여, 상기 반도체세정약액의 온도를 목표온도로 유지시킬 수 있다.
즉, 상기 전극전압제어부(520)는 제2온도를 승온시키되 제1온도를 모니터링하여 보다 효과적으로 반도체세정약액의 온도를 제어할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극전압제어부(520)의 제어 프로세스를 개략적으로 도시하고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극전압제어부(520)의 제어 프로세스가 수행됐을 때의 전압인가부(400)의 출력값 및 제1온도의 거동을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 인라인 히팅시스템(1)은 도 4와 같은 구성을 가질 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 반도체세정약액은 약액탱크(100)에서부터 펌프(200) 및 히터부(300)를 거쳐 가열된 후, 제3배관(c)을 통해 다시 약액탱크(100)로 유입되는 사이클을 가질 수 있다.
이와 같은 구성에서, 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전극전압제어부(520)는 목표온도설정단계(S521)를 통해 목표온도를 설정한다. 상기 목표온도는 실시예에 따라 사용자가 직접 입력할 수 있으나, 도 7 및 도 8에서는 상기 전극전압제어부(520)에서 목표온도를 설정하는 실시예에 대하여 서술하기로 한다.
상기 전극전압제어부(520)는 상기 기준온도산출단계(S522)를 통해 상기 목표온도를 기준으로 기준온도를 산출하고, 전압인가부(400)는 도 8(a)에서와 같이 제2온도가 상기 목표온도의 120%에 해당하는 과열온도를 갖도록 A의 전압을 출력하여 제1시간 동안 쿼츠관(310)을 가열한다. 상기 쿼츠관(310)의 가열에 의하여 상기 쿼츠관(310)을 통과하는 반도체세정약액이 가열될 수 있다.
상기 전극전압제어부(520)는 상기 쿼츠관(310)이 상기 전압인가부(400)의 출력온도에 따라 제1시간 동안 가열되면서, 반복수행단계(S526)를 수행하여 도 8(b)에서와 같이 상기 제1온도를 모니터링한다. 만약 상기 제1온도가 도 8(b)에서와 같이 제1시간일 때 90℃의 온도를 갖는다면, 상기 전압인가부(400)는 제2시간까지 상기 A의 전압의 출력을 유지하여 상기 제1온도가 지속적으로 승온시킬 수 있다. 만약 상기 제1온도가 도 8(b)에서와 같이 제2시간일 때 98℃의 온도를 갖는다면, 상기 전압인가부(400)는 상기 제2온도가 상기 목표온도와 상응한 온도를 갖도록 B의 전압을 출력하여 쿼츠관(310)의 온도를 유지시키고, 이때 상기 제1온도는 도 8(b)에서와 같이 100℃의 온도에 수렴하는 것이 바람직하다.
즉 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전극전압제어부(520)는, 전압인가부(400)의 출력에 의하여 쿼츠관(310)의 온도를 승온시키되, 상기 제1온도를 모니터링하면서 상기 쿼츠관(310) 내부의 반도체세정약액의 온도를 승온시키는 제어를 수행한다. 이때 제2온도는 상기 전압인가부(400)의 출력에 의하여 승온되거나 유지될 수 있다.
또한, 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 제2온도가 목표온도와 상응하도록 제어된 제2시간 이후에서부터 제1온도는 완만하게 승온됨에 따라, 본 발명의 인라인 히팅시스템(1)에 의하여, 반도체세정약액의 온도가 지나치게 높아지는 것을 방지하는 효과를 발휘할 수 있다.
즉, 이와 같은 인라인 히팅시스템(1)의 특수한 제어방법에 의하여, 반도체세정약액의 온도를 빠르게 승온시킬 수 있고, 승온된 온도를 유지하는 것이 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템(1)이 노즐(600)을 포함하는 경우에 대한 사항을 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 히팅시스템(1)은 상기 히터부(300) 타단에 결합되어 반도체세정약액을 웨이퍼 방향으로 토출시킬 수 있는 노즐(600)이 더 포함될 수 있다.
이와 같은 구성을 가짐에 따라, 상기 반도체세정약액은 상기 펌프(200)의 동작에 의하여 상기 약액탱크(100)로부터 상기 제1배관(a) 및 제2배관(b)을 통해 상기 히터부(300)의 내측으로 유입되어 상기 히터부(300)에 의하여 가열되고, 상기 히터부(300)에 의하여 가열된 상태에서 상기 노즐(600)을 통해 토출됨으로써 웨이퍼를 기설정된 온도를 가진 반도체세정약액으로 세정될 수 있다.
반도체의 표면 잔류물에 대한 세정공정 수행 시, 노즐(600)과 열원 사이의 거리가 먼 경우에는 반도체세정약액이 약액탱크(100)에서부터 노즐(600)로 이송되는 과정에서 반도체세정약액의 온도가 떨어질 수 있고, 이에 따라 사용자가 기설정한 온도로 반도체 표면을 세정하는 것이 어려울 수 있다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 노즐(600)을 히터부(300)에 포함된 쿼츠관(310)의 타측에 형성되어 있는 약액배출구(312)에 연결되도록 결합할 수 있다. 이와 같은 구성에서, 반도체세정약액은 열원과 가까운 상태에서 반도체의 표면 혹은 웨이퍼에 토출될 수 있고, 사용자는 반도체세정약액의 온도를 일정하게 유지하는 것이 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
즉, 상기 인라인 히팅시스템(1)은 히터부(300)의 타면에 노즐(600)이 연결되는 구조를 구현할 수 있고, 이와 같은 구조에 의하여 반도체세정약액의 온도를 일정하게 유지하면서 반도체의 표면을 세정할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인라인 히팅시스템은 반도체세정약액이 이송되는 배관의 중간에 히터부를 연결하는 구조를 가짐으로써 별도의 열원을 약액탱크에 부착하지 않아도 되는 구조에 해당하고, 상기 구조에 의하여 구조적인 안정성이 향상되는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 히터부는 전도성박막층이 쿼츠관의 외주면을 감싸는 형태로 배치되어 상기 전도성박막층이 쿼츠관의 외주면에 직접 맞닿아 있는 구조를 구현함에 따라, 열전도효율이 향상되고 온도 승강의 속도가 향상되는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 히터부는 교체주기가 길고 열전도효율이 우수한 전도성박막층을 포함함에 따라, 유지보수가 용이하고 전력의 소모가 감소하여 경제성이 향상되는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인라인 히팅시스템은 복수 개의 히터부를 포함하는 구성을 가질 수 있고, 사용자는 히터부의 수량을 조절함에 따라 반도체세정약액의 온도를 조절하는 것이 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인라인 히팅시스템은 고온저항성이 높고 내식성이 높은 쿼츠관을 포함하는 구성을 가짐에 따라 고온의 산성약액으로 구성된 세정약액을 안전하게 운송하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 히터부는 열전도율이 낮아 전도성박막층이 외주면에 형성되어 있지 않은 영역에서는 가열되지 않는 쿼츠관을 포함함에 따라, 약액배출구와 연결되어 있는 배관에 적절한 온도의 반도체세정약액이 도달할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있고, 이에 따라 본 발명의 히터부는 상기 히터부의 양 끝단에 제3배관 및 노즐과 같은 다른 부속품과의 연결을 체결하는 것이 유리한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인라인 히팅시스템은 전도성박막층에 인가되는 전압을 제어하여 전도성박막층의 온도를 빠르게 조절할 수 있고, 이에 따라 반도체세정약액의 온도를 용이하게 제어하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인라인 히팅시스템의 특수한 제어방법에 의하여, 반도체세정약액의 온도를 빠르게 승온시킬 수 있고, 승온된 온도를 유지하는 것이 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인라인 히팅시스템은 히터부의 타면에 노즐이 연결되는 구조를 구현할 수 있고, 이와 같은 구조에 의하여 반도체세정약액의 온도를 일정하게 유지하면서 반도체의 표면을 세정할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1: 인라인 히팅시스템
100: 약액탱크 110: 제1온도감지부
200: 펌프 300: 히터부
310: 쿼츠관 311: 약액유입구
312: 약액배출구 320: 전도성박막층
330: 제1전극층 340: 제2전극층
350: 제2온도감지부 400: 전압인가부
500: 제어부 510: 온도수신부
520: 전극전압제어부 530: 펌프제어부
600: 노즐 a: 제1배관
b: 제2배관 b-1: 제2주배관
b-2: 제2가지배관 c: 제3배관
c-1: 제3주배관 c-2: 제3가지배관
S521: 목표온도설정단계 S522: 기준온도산출단계
S523: 가열단계 S524: 온도수신단계
S525: 온도판단단계 S526: 반복수행단계
S527: 온도유지단계

Claims (8)

  1. 전도성물질 기반의 히터를 이용한 인라인 히팅시스템으로서,
    내부공간에 반도체세정약액을 수용하고, 일면에 연결된 제1배관 측으로 상기 반도체세정약액을 배출하는 약액탱크;
    일단에 상기 제1배관이 연결되고, 상기 약액탱크의 내부공간에 수용된 상기 반도체세정약액을 제2배관측으로 공급시키는 펌프;
    일단에 약액유입구가 형성되고 타단에 약액배출구가 형성되어, 상기 펌프 측으로부터 공급된 반도체세정약액이 상기 약액유입구를 통해 내측으로 수용되어 상기 약액배출구를 통해 외측으로 배출되고, 상기 약액유입구에 제2배관이 연결된 쿼츠관, 전도성물질로 이루어지고, 상기 쿼츠관의 외주면의 일부 영역을 감싸는 형태로 직접 맞닿도록 배치되는 전도성박막층, 상기 전도성박막층 일측에 형성되고, 링 형태를 이루는 제1전극층, 및 상기 전도성박막층 타측에 형성되고, 링 형태를 이루는 제2전극층을 포함하는 히터부;
    상기 제1전극층 및 제2전극층 각각에 연결되어 전압을 인가하는 전압인가부; 및
    상기 펌프의 동작을 제어하거나, 상기 약액탱크의 온도를 기준으로 상기 전압인가부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 전압인가부에 의하여 상기 제1전극층 및 제2전극층에 전압이 인가됨으로써 상기 전도성박막층에 열이 발생되어, 상기 쿼츠관에 유입되는 반도체세정약액이 상기 전도성박막층이 외주면에 배치된 쿼츠관의 영역을 지나면서 가열되고, 상기 전도성박막층이 외주면에 배치되지 않은 쿼츠관의 영역 중 상기 약액배출구 측 영역에서 가열되지 않고,
    상기 제어부에 의하여, 상기 반도체세정약액은 기설정된 온도로 유지되고,
    상기 인라인 히팅시스템은,
    약액탱크에 수용된 반도체세정약액의 제1온도를 감지하는 제1온도감지부; 및
    상기 히터부의 전도성박막층의 온도에 해당하는 제2온도를 감지하는 제2온도감지부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1온도감지부에서 감지된 제1온도 및 상기 제2온도감지부에서 감지된 제2온도를 수신하는 온도수신부; 및
    상기 온도수신부로부터 수신된 제1온도를 기준으로 전압인가부로부터 상기 제1전극층 및 제2전극층에 인가되는 전압을 제어하는 전극전압제어부;를 포함하고,
    상기 전극전압제어부는,
    약액탱크에 수용된 반도체세정약액을 가열하고자 하는 목표온도를 설정하는 목표온도설정단계;
    상기 목표온도에 대하여 98 내지 99%에 해당하는 온도를 기준온도로서 산출하는 기준온도산출단계;
    전압인가부에서 제2온도가 상기 목표온도의 110 내지 130%에 해당하는 과열온도를 갖도록 전압을 출력하여 쿼츠관을 가열하는 가열단계;
    상기 온도수신부로부터 제1온도를 수신받는 온도수신단계; 및
    상기 제1온도와 상기 기준온도를 비교하여 상기 제1온도가 상기 기준온도보다 높은 상태인지에 대한 여부를 판단하는 온도판단단계;를 수행하는, 인라인 히팅시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인라인 히팅시스템은,
    일단은 상기 히터부의 타단에 연결되어 있고, 타단은 상기 약액탱크에 연결되어 있는 제3배관을 더 포함하고,
    상기 반도체세정약액의 일부는 상기 펌프의 동작에 의하여 상기 약액탱크로부터 상기 제1배관 및 제2배관을 통해 상기 히터부의 내측으로 유입되어 상기 히터부에 의하여 가열되고, 상기 히터부에 의하여 가열된 상태에서 상기 제3배관을 통해 상기 약액탱크로 다시 유입됨으로써, 상기 약액탱크의 내부공간에 수용된 반도체세정약액의 다른 일부를 기설정된 온도로 가열하거나 유지하는, 인라인 히팅시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터부는 복수 개가 배치되어 서로 병렬 연결되고, 상기 복수 개의 히터부 각각에 대하여 전압인가부가 연결되고,
    상기 반도체세정약액은 상기 펌프의 동작에 의하여 상기 약액탱크로부터 상기 제1배관 및 제2배관을 통해 상기 복수 개의 히터부 각각의 내측으로 유입되어 상기 복수 개의 히터부 각각에 의하여 가열되는, 인라인 히팅시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도판단단계는,
    상기 제1온도가 상기 기준온도보다 낮다고 판단되는 경우에, 상기 제1온도가 상기 기준온도에 도달할 때까지 상기 가열단계, 온도수신단계, 및 온도판단단계를 반복하여 수행하는 반복수행단계; 및
    상기 반복수행단계를 수행한 이후에, 상기 제1온도가 상기 기준온도에 상응하거나 혹은 높다고 판단되는 경우에, 전압인가부에서 상기 제2온도가 상기 목표온도와 상응한 온도를 갖도록 전압을 출력하여 쿼츠관의 온도를 유지하는 온도유지단계;를 수행하는, 인라인 히팅시스템.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 인라인 히팅시스템은 상기 히터부 타단에 결합되어 반도체세정약액을 웨이퍼 방향으로 토출시킬 수 있는 노즐이 더 포함되고,
    상기 반도체세정약액은 상기 펌프의 동작에 의하여 상기 약액탱크로부터 상기 제1배관 및 제2배관을 통해 상기 히터부의 내측으로 유입되어 상기 히터부에 의하여 가열되고, 상기 히터부에 의하여 가열된 상태에서 상기 노즐을 통해 토출됨으로써 웨이퍼를 기설정된 온도를 가진 반도체세정약액으로 세정하는, 인라인 히팅시스템.
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