KR20040094047A

KR20040094047A - 다수 탱크를 갖는 열교환기 및 그 탱크의 교환방법

Info

Publication number: KR20040094047A
Application number: KR1020030027978A
Authority: KR
Inventors: 장정훈
Original assignee: 아남반도체 주식회사
Priority date: 2003-05-01
Filing date: 2003-05-01
Publication date: 2004-11-09

Abstract

본 발명은 반도체 제조장치를 냉각시키거나 일정온도로 유지시키는 열교환기에 관한 것으로, 냉각제를 저장 및 펌핑하는 제1 및 제2탱크; 반도체 제조장치에 냉각제를 공급 및 회수하는 공통배관; 및 공통배관을 상기 제1 및 제2탱크와 선택적으로 연결시켜 개별적인 유로를 형성시키는 제어밸브를 포함하여 구성된다.

Description

다수 탱크를 갖는 열교환기 및 그 탱크의 교환방법{Heat Exchanger with Multiple Tanks and the Exchanging Method}

본 발명은 반도체 제조공정에서 챔버를 일정한 온도로 유지하거나 냉각시키는 챔버 냉각시스템에 관한 것으로, 상세하게는 냉각제를 저장하는 탱크와 그 냉각제를 챔버로 공급하는 배관구성에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체를 제조하기 위한 제조설비는 각각의 공정을 수행하기 위한 개별적 구조를 가지고 있으며, 이들 설비들은 개별적 공정환경을 유지하도록 설계되어 있다. 이러한 공정환경 중 하나가 챔버의 온도이다. 예를들어, 플라즈마 에칭 등의 공정에서, 전원이 인가되어 공정이 진행되면 웨이퍼, 챔버 등의 온도가 상승하게 되는 데, 이러한 온도상승은 공정의 효율을 결정짓는 변수가 되며, 따라서 공정의 반응율을 일정하게 유지하도록 온도를 일정하게 유지하는 온도조절시스템이 필요하다. 이러한 온도조절시스템의 하나가 열교환기(Heat Exchanger)이다.

열교환기는 일정한 온도의 냉각제(coolant)를 공급 및 순환시켜 반도체 제조설비의 척이나 챔버월을 일정한 온도로 유지하는 장치이다.

도1은 종래의 반도체 제조장치에 사용되는 열교환기의 구성도이다. 도1에 도시된 바와같이, 열교환기의 구성은 냉각제 저장탱크(12), 냉각제가 이동하는 배관(13, 14, 17, 18), 그리고 배관을 연결하거나 단속하는 커넥터(15, 16) 등으로 구성되며, 그 밖에 펌프, 플로우미터 등이 추가되어 구성된다.

도1의 열교환기를 보면, 냉각제 저장탱크(12)에 저장된 냉각제는 반도체 제조설비 내부, 예컨대 척 또는 챔버월에 설치된 배관을 따라 순환된 후 탱크(12)로 회수되며, 냉각제는 냉각제 공급라인(13) 및 냉각제 회수라인(14)을 따라 순환되고, 이러한 공급 및 회수 라인에는 배관을 연장하거나 단속하기 위하여 커넥터(15, 16)가 설치되어 있다.

냉각제로는 보통 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)을 일정비율 함유한 순수(Deionized Water)가 사용된다. 배관은 고무 재질로 이루어지는 데, 냉각제가 닿는 내부 표면은 열경화성 재질이다. 한편, 배관을 흐르는 냉각제의 온도는 보통 70℃를 유지하면서 챔버 등을 냉각시킨다.

플라즈마 에칭 등과 같은 공정에서는 높은 온도가 사용되기 때문에 챔버의 냉각이 원할히 이루어지지 않거나 오랜 사용으로 냉각제의 저항이 2㏁ 이상 되지 않게 되면, 챔버커버 등이 녹아 내리는 경우가 발생한다. 따라서, 일정한 기간이 경과하면, 냉각제를 교환하여야 한다.

그런데, 냉각제를 교환하기 위해서는 먼저 챔버의 온도를 다운시킨 후에 열교환기의 온도를 다운시키고, 그리고 나서 탱크를 교환하게 된다. 여기서, 챔버의 온도는 예를들어 400 내지 550℃를 유지하고 있어서 챔버의 온도를 내리는 데 걸리는 시간은 적어도 3시간 이상이 소요되고, 한편 배관을 흐르는 냉각제의 온도는 보통 70℃를 유지하므로 냉각제 탱크를 교환하기 용이한 온도인 20℃ 이하로 떨어뜨리는 데 걸리는 시간도 적어도 1시간 이상이 소요된다. 또한, 탱크를 교환한 후에도, 챔버 냉각을 원할히 수행하기 위해서는 열교환기의 온도 및 챔버의 온도를 공정에 필요한 온도로 상승시켜야 하므로, 이러한 작업에 소요되는 시간이 적어도 챔버온도 하강 및 열교환기 온도 하강에 소요되는 시간이 필요하다.

결국, 종래의 열교환기 시스템에 의하여 냉각을 제어하는 경우에는 탱크의 교환을 위하여 낭비되는 시간이 많아져서 가동률을 저하시키는 요인이 되고, 특히 배관을 흐르는 냉각제의 온도를 20℃로 떨어뜨리게 되면, 배관의 내부면을 형성하는 열경화성 재질에 균열이 발생하여 냉각제의 누수가 발생하는 원인이 되기도 한다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열교환기에 의하여 챔버등을 냉각시키는 반도체 제조장치에서 탱크의 교환으로 발생하는 가동률의 저하를 막고, 냉각제의 온도하강에 따른 배관의 균열을 막아 냉각제의 누수를 예방하며, 이를 통해 냉각시스템의 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 아울러, 냉각제의 원할한 교환을 이룸으로써, 작업자의 작업시간을 단축하여 업무의 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

도1은 종래의 반도체 제조장치에 사용되는 열교환기의 구성도, 그리고

도2는 본 발명에 따른 열교환기의 구성도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

11: 챔버 12: 제1탱크

13, 14, 17, 18 : 제1탱크배관 15, 16 : 커넥터

21: 제2탱크 22, 23: 제2탱크배관

24, 25, 26, 27: 제어밸브 28, 29 : 분기배관

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉각제를 저장 및 순환시키는 제2탱크를 더 구비하고, 제1탱크의 배관에서 분기하는 배관을 설치하여 제2탱크와 연결시키며, 제1탱크의 교체시에 제2탱크의 냉각제가 챔버 등으로 순환될 수 있도록 제어하는 제어밸브를 배관 분기점에 설치하여 구성되는 열교환기를 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 열교환기의 구성도이다. 도2에 도시된 바와같이, 열교환기는 제1냉각제 저장탱크(12) 및 제2 냉각제 저장탱크(21), 냉각제가 이동하는 배관(13, 14, 17, 18, 22, 23), 그리고 배관을 연결하거나 단속하는 커넥터(15, 16), 제1탱크와 제2탱크에 연결되는 배관으로 분기하는 분기배관(28, 29), 제1 및 제2탱크의 냉각제가 분기배관으로 이동하는 것을 제어하는 제어밸브(24, 25, 26, 27) 등으로 구성된다.

먼저, 배관의 구성을 보면, 챔버(11)에 연결되는 공통배관(13, 14)이 구비되고, 공통배관(13, 14)의 탱크측 단부에는 배관을 연결하는 커넥터(15, 16)가 구비되어 있다. 여기서, 커넥터(15, 16)에 의하여 연결되는 배관은 챔버와 탱크 사이의 거리에 따라 다수 존재할 수 있다. 탱크측 최종 커넥터에는 제1탱크(12) 및 제2탱크(21)로 분기되는 분기배관(28, 29)가 설치되고, 각 분기배관에는 각각 제1탱크(12) 및 제2탱크(21)로 연결되는 제1배관(17, 18) 및 제2배관(22, 23)이 설치되어 있다.

한편, 분기배관(28, 29)에는 제1배관(17, 18) 또는 제2배관(22, 23)으로 냉각제가 흐르는 것을 선택적으로 제어하는 제어밸브(24, 25, 26, 27)가 각각 설치되어 있다. 여기서, 제어밸브(24, 25, 26, 27)는 솔레노이드 밸브 등이 사용된다.

이러한 구조를 갖는 열교환기의 작용을 보면 다음과 같다.

먼저, 제1탱크(11)의 냉각제에 의하여 의하여 챔버의 냉각이 제어되는 경우에는 제2탱크 제어밸브(24, 27)은 닫힌 상태를 유지하고, 제1탱크 제어밸브(25, 26)은 열린 상태를 유지한다. 따라서, 제1탱크(12)에서 공급되는 냉각제는 제1배관(17) 및 제어밸브(25)를 거쳐 공급커넥터(15)에 도달하고, 이후 공통배관(13)을 경유하여 챔버(11)에 공급되어 챔버를 냉각시키거나 일정한 온도로 유지시킨다. 그리고, 챔버(11)에 배출되는 냉각제는 공통배관(14)을 통하여 이동한 후 커넥터(16)에 도달하고, 이후 제1탱크 제어밸브(26) 및 제1탱크 배관(18)을 통해 제1탱크(12)로 회수된다.

한편, 제1탱크(11)를 제2탱크(21)로 교환하여 사용하고자 하는 경우에는, 먼저 제1탱크(12)를 제거하기 위하여 제1탱크 제어밸브(25, 26)를 닫고, 제2탱크 제어밸브(24, 27)을 개방한다. 이 때, 제1탱크(12)에서 공급되는 냉각제는 닫힌 제1탱크 제어밸브(25, 26)에 의하여 차단되고, 제2탱크 제어밸브(24, 27)에 의하여제2탱크 냉각제가 챔버에 차단없이 공급되므로 제1탱크의 교환을 위하여 수반되는 챔버 및 냉각제의 온도 냉각의 필요성이 없어지게 된다. 한편, 제2탱크(21)에 의하여 공급되는 냉각제는 제2배관(22) 및 제어밸브(24)를 거쳐 공급커넥터(15)에 도달하고, 이후 공통배관(13)을 경유하여 챔버(11)에 공급되어 챔버를 냉각시키거나 일정한 온도로 유지시킨다. 그리고, 챔버(11)에 배출되는 냉각제는 공통배관(14)을 통하여 이동한 후 커넥터(16)에 도달하고, 이후 제어밸브(27) 및 제1탱크배관(23)을 통해 제2탱크(21)로 회수된다.

이상에서는 2개의 탱크를 이용한 냉각시스템을 도시하고 설명하였으나, 2개 이상의 탱크를 사용하여 여러 제조장비를 동시에 냉각시키고, 또한 탱크 교환을 효율적으로 수행시킬 수 있다.

한편, 2개의 탱크를 갖는 열교환기에서 탱크를 교환하는 방법은, 먼저 제1탱크로부터 반도체 제조장치에 냉각제를 공급 및 회수하는 단계, 제1탱크의 냉각제 흐름을 차단함과 동시에 제2탱크의 냉각제를 반도체 제조장치에 공급 및 회수하는 단계, 그리고 제1탱크를 교환하는 단계에 의하여 이루어진다.

이러한 구조 및 작용을 갖는 열교환기에 의하면, 챔버나 냉각제의 냉각 등과 같은 부가적 조치없이 탱크를 교환할 수 있으므로 장치의 가동률을 현저히 상승시킬 수 있고, 또한 냉각제의 온도하강에 따른 배관의 균열을 막아 방지할 수 있어 배관파괴에 따른 냉각제의 누수를 염려할 필요가 없다. 따라서, 열교환기의 사용시간의 연장은 물론 열교환기의 효율을 크게 향상시켜, 작업효율 및 생산성을 크게증대시킬 수 있다.

Claims

반도체 제조장치를 냉각시키거나 일정온도로 유지시키는 열교환기에 있어서,

냉각제를 저장 및 펌핑하는 제1 및 제2탱크;

반도체 제조장치에 냉각제를 공급 및 회수하는 공통배관; 및

상기 공통배관을 상기 제1 및 제2탱크와 선택적으로 연결시켜 개별적인 유로를 형성시키는 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 탱크를 갖는 열교환기.
제1항에 있어서,

상기 공통배관에서 분기 연장되는 분기배관을 더 포함하고, 상기 제어밸브는 상기 분기배관에 형성되어 상기 제1 및 제2탱크의 냉각제 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 다수 탱크를 갖는 열교환기.
제2항에 있어서,

상기 제어밸브와 상기 제1 및 제2탱크 사이에 냉각제의 흐름을 유도하는 제1 및 제2배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 탱크를 갖는 열교환기.
제3항에 있어서,

상기 공통배관, 제1 및 제2배관을 각각 연결하는 커넥터를 더 포함하여 각배관의 길이를 연장하는 것을 특징으로 하는 다수 탱크를 갖는 열교환기.
반도체 제조장치를 냉각 및 온도유지를 위하여 사용되는 열교환기의 냉각제 탱크를 교환하는 방법에 있어서,

제1탱크로부터 반도체 제조장치에 냉각제를 공급 및 회수하는 단계;

제1탱크의 냉각제 흐름을 차단함과 동시에 제2탱크의 냉각제를 반도체 제조장치에 공급 및 회수하는 단계; 및

제1탱크를 교환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 탱크 교환방법.