KR20050030357A - 반도체 제조장비의 열교환용 냉각장치 - Google Patents
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Abstract
제1 열교환탱크를 통과하는 유체 온도를 열전소자들(Feltier)에 의해 일정온도로 유지하는 열교환판; 상기 열교환판의 일면에 결합되어 열을 외부로 방출하는 제2 열교환탱크를 구비한 반도체 제조 장비의 열교환용 냉각 장치에 있어서, 상기 열교환판은 상기 열전소자들이 안착될 수 있는 개구부를 가지며, 상기 열전소자들이 전기적으로 연결되는 회로 배선층이 형성된 플레이트; 상기 플레이트의 상하면에 적층되어 상기 열전소자의 전자 이동에 의한 열을 전도하는 제1, 2열전도판; 상기 열전소자를 외부로부터 보호하기 위하여 상기 제1, 2열전도판 사이의 외부공간 테두리를 밀봉하는 실리콘층; 상기 제1, 2열전도판의 외측면에 각각 형성된 제1, 2산화방지막; 및 상기 제1, 2산화방지막 위에 장착된 제1, 2방열판으로 구성된 반도체 제조장비의 열교환용 냉각장치가 제공된다.
Description
본 발명은 반도체 제조장비의 열교환용 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체 저장 탱크에 저장되어 있는 유체가 펌프에 의해 펌핑되어 유로를 순환할 때 반도체 제조 장비와 열교환된 상기 유체의 온도를 일정치 이하로 유지하는 반도체 제조장비의 열교환용 냉각 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조공정에서는 집적회로의 기판인 웨이퍼 상에 금속배선의 증착이나 막의 식각 또는 패턴을 노광하는 공정을 진행하게 된다. 그러한 공정 등을 수행하는 반도체 제조장비들에는 웨이퍼 온도를 일정하게 유지하거나 장비의 국부를 일정한 온도로 유지시키기 위해 열교환용 냉각장치가 구비된다.
이와 관련된 반도체 제조장비에 이용되는 열교환용 냉각장치에 대해 설명하면 다음과 같다. 도 1은 반도체 제조 장비에 이용되는 종래 열교환용 냉각장치를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1의 단면도이다. 도 1과 도 2에 도시된바와 같이, 반도체 제조장비에 이용되는 종래의 열교환용 냉각장치(100)는 반도체 제조 장비인 열원과 열접촉되어 순환되는 유체가 통과하는 제1 열교환탱크(110); 상기 제1 열교환탱크(110)의 양면에 열교환면이 각각 결합되어 상기 제1 열교환탱크(110)를 통과하는 유체 온도를 일정치 이하로 유지하시키는 제1, 2 열교환판(140,150); 상기 제1, 2 열교환판(140,150)의 발열면에 각각 결합되어 상기 제1, 2 열교환판(140,150)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 제2,3 열교환탱크(120,130)로 구성된다.
상기 제1 열교환탱크(110)에 각각 열교환면이 결합되어 있는 제1,2열교환판(140,150)은 서로 동일한 구조를 가진다.
상기 제1 열교환판(140)은 열전도성 금속(Al) 등으로 형성되어 열도체의 역할을 하는 제1, 2열전도판(144,145); 상기 제1, 2 열전도판(144,145)사이에 직렬 상태로 배열된 다수개의 열전소자(Feltier;142); 상기 다수 열전소자(142)를 수분으로부터 보호하기 위하여 상기 제1, 2 열전도판(144,145) 사이의 외부공간 테두리를 밀봉하는 실리콘층(143); 상기 제1, 2열전도판(144,145) 위에 적층되어 산화를 방지하기 위한 제1, 2산화방지막(146,147); 및 상기 제1, 2산화방지막(146,147)위에 장착된 제1, 2방열판(148,149)으로 구성되며, 상기 제1, 2산화방지막(146,147)은 금속 메탈(Al2O3) 등을 제1, 2열전도판(144,145) 위에 산화시켜 형성한다.
상기와 같은 구조에 의하면 제1, 2 열교환판(140,150)에서 다수개의 열전소자(142)를 전기적으로 연결하여 제1 열전도판(144) 위에 안착시킬 때 상기 다수개의 열전소자(142)를 정확한 위치에 배열하기가 곤란하여 작업 수율이 떨어지는 문제점이 있다, 또한, 상기 다수개의 열전소자(142)를 수분으로부터 보호하기위하여 상기 제1, 2 열전도판(144,145)의 테두리를 밀봉하는 실리콘층(143)의 재료로 사용되는 실리콘은 통풍성과 흡기성을 가지고 있어서 외부의 습기를 효과적으로 차단할 수 없고, 또한, 상기 실리콘이 굳어지면서 균열이 발생하기 때문에 외부에서 유입되는 습기를 차단할 수 없어 열전소자(142)가 파괴되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열교환판의 열전소자가 습기에 의해서 파괴되는 것을 방지할 수 있는 열교환용 냉각 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 열전도판상에 정확하게 열전소자가 안착되도록 하여 제조 수율을 향상시키는 열교환용 냉각장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 의하면, 제1 열교환탱크를 통과하는 유체 온도를 열전소자들(Feltier)에 의해 일정온도로 유지하는 열교환판; 상기 열교환판의 일면에 결합되어 열을 외부로 방출하는 제2 열교환탱크를 구비한 반도체 제조 장비의 열교환용 냉각 장치에 있어서, 상기 열교환판은 상기 열전소자들이 안착될 수 있는 개구부를 가지며, 상기 열전소자들이 전기적으로 연결되는 회로 배선층이 형성된 플레이트; 상기 플레이트의 상하면에 적층되어 상기 열전소자의 전자 이동에 의한 열을 전도하는 제1, 2열전도판; 상기 열전소자를 외부로부터 보호하기 위하여 상기 제1, 2열전도판 사이의 외부공간 테두리를 밀봉하는 실리콘층; 상기 제1, 2열전도판의 외측면에 각각 형성된 제1, 2산화방지막; 및 상기 제1, 2산화방지막 위에 장착된 제1, 2방열판으로 구성된 반도체 제조장비의 열교환용 냉각장치가 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 플레이트는 절연성의 수지로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 절연성 수지는 인쇄회로기판인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 플레이트에 형성된 개구부의 높이는 열전소자의 두께와 같은 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조장비의 열교환용 냉각장치를 나타낸 절개사시도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환용 냉각장치의 열교환판을 나타낸 분해 사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 열교환판의 부분 단면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환용 냉각장치(200)는 제1,2 열교환판(240,250)이 동일한 구조를 가진다.
상기 제1 열교환판(240)은 다수개의 열전소자(Feltier;242)가 전기적으로 연결되는 회로 배선층(241a)이 형성됨과 동시에 상기 열전소자(242)가 실장 되도록 개구부(241b)의 형상을 가진 실장면이 형성되어 열전소자(242)를 충격으로부터 보호함과 동시에 제1,2 열전도판(244,245)과 기밀하게 면결합되어 외부로부터 유입되는 습기를 차단시키는 인쇄회로기판(241); 상기 인쇄회로기판(241)의 상하면에 적층되어 열을 전도하는 제1, 2열전도판(244,245); 상기 다수개의 열전소자(242)를 외부와 차단시키기 위하여 상기 제1, 2 열전도판(244,245)사이의 외부공간 테두리를 밀봉하는 실리콘층(243); 상기 제1, 2열전도판(244,245) 위에 적층되어 산화를 방지하는 제1, 2산화방지막(246,247); 및 상기 제1, 2산화방지막(246,247) 위에 장착된 제1, 2방열판(248,249)으로 구성되어 있는데, 상기 인쇄회로기판(241)에 형성된 실장면(241b)은 열전소자(242)가 완전히 삽입되도록 개구부(241b)의 높이를 설정하는 것이 바람직하다. 그 이유는 인쇄회로기판(241)과 제1, 2열전도판(244,245)이 면접촉을하여 외부로부터 공급되는 충격에 의해서 열전소자(242)가 파괴는 것을 방지하고, 또한, 상기 인쇄회로기판(241)의 측면부와 제1, 2열전도판(244,245)의 상하면에 의해 형성된 격벽에 의해서 실리콘층(243)을 통과한 습기를 차단하여 열전소자(242)가 전기적으로 쇼트되어 파괴되는 것을 방지한다.
한편, 상기 인쇄회로기판(241)은 다수개의 열전소자(242)를 보호하고 안착시키기 위한 예시적 기판으로서 절연성의 합성수지로 이용되어도 좋다.
상기한 바와 같은 실시예를 가진 반도체 제조장비의 열교환용 냉각장치를 상세히 기술하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 열교환용 냉각장치(200)는, 반도체 제조 장비인 열원과 결합되어 유체가 유입구(210a)로 유입되고 배출구로 배출되어 순환되는 제1 열교환탱크(210)의 양면에 제1, 2 열교환판(240,250)의 열교환면을 각각 결합한 후 상기 제1, 2열교환판(240,250)의 방열면에 열교환용 유체가 순환되는 유입구(220a,230a)와 배출구(220b, 230b;도면에 생략됨)가 각각 형성된 제2, 3 열교환탱크(220,230)를 결합하고, 상기 제1, 2열교환판(240,250)과 각각 결합되는 제 1, 2, 3열교환탱크(210,220,230)의 경계 외주면를 기밀하게 밀봉하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 냉각장치(200)를 이용하여 상기 제1 열교환탱크(210)로 순환되는 유체의 온도를 일정치 이하로 유지시키기 위하여 제1, 2열교환판(240,250)의 인쇄회로기판(242)에 실장되어 있는 다수개의 열전소자(242)에 전원을 공급하면, 상기 열전소자(242)의 전자 이동 방향을 따라 열의 이동이 이루어진다. 따라서, 열은 상기 제1 열교환탱크(210)로부터 제2,3열교환탱크(220,230)로 전달된다.
상기 제1 열교환탱크(210)는 열전소자(242)의 열교환에 의하여 항시 유체의 온도를 일정한 값으로 제어할 수 있다. 또한, 상기 제1 열교환탱크(210)에서 제1, 2열교환판(240,250)으로 전달된 열은 상기 제2, 3열교환탱크(220,230)를 순환하는 유체와 열교환되어 외부로 방출되므로 반도체 제조 장비의 온도를 항시 일정치 이하로 유지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 청구범위에서 설명하는 바와 같이 다양한 치환, 변경 및 부가가 가능하다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.
따라서, 본 발명에 의하면, 반도체 제조 장비의 열교환용 냉각장치의 열전소자를 수분으로부터 보호함으로써, 상기 냉각장치의 수명을 연장시킬 수 있다.
또는, 규칙적으로 배열된 개구부를 가진 인쇄회로기판을 이용하여 열전소자를 안착시킴으로써, 제조작업의 능률을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 제조장비의 열교환용 냉각장치를 나타낸 사시도;
도 2는 도 1에 도시된 열교환용 냉각장치의 열교환판을 나타낸 단면도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조장비의 열교환용 냉각장치를 나타낸 사시도;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환용 냉각장치의 열교환판을 나타낸 분해 사시도; 및
도 5는 도 3에 도시된 열교환판의 부분 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
200...열교환 냉각장치 210...제1 열교환탱크
220...제2 열교환탱크 230...제3 열교환탱크
240...제1 열교환판 250...제2 열교환판
241...인쇄회로기판 242...열전소자
243...실리콘층 244...제1 열전도판
245...제2 열전도판 246...제1 산화방지막
247...제2 산화방지막 248...제1 방열판
Claims (4)
- 제1 열교환탱크를 통과하는 유체 온도를 열전소자들(Feltier)에 의해 일정온도로 유지하는 열교환판; 상기 열교환판의 일면에 결합되어 열을 외부로 방출하는 제2 열교환탱크를 구비한 반도체 제조 장비의 열교환용 냉각 장치에 있어서, 상기 열교환판은상기 열전소자들이 안착될 수 있는 개구부를 가지며, 상기 열전소자들이 전기적으로 연결되는 회로 배선층이 형성된 플레이트;상기 플레이트의 상하면에 적층되어 상기 열전소자의 전자 이동에 의한 열을 전도하는 제1, 2열전도판;상기 열전소자를 외부로부터 보호하기 위하여 상기 제1, 2열전도판 사이의 외부공간 테두리를 밀봉하는 실리콘층;상기 제1, 2열전도판의 외측면에 각각 형성된 제1, 2산화방지막; 및상기 제1, 2산화방지막 위에 장착된 제1, 2방열판으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 열교환용 냉각장치.
- 제1 항에 있어서, 상기 플레이트는 절연성의 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 열교환용 냉각장치.
- 제2 항에 있어서, 상기 절연성 수지는 인쇄회로기판인 것을 특징으로 하는 열교환용 냉각장치.
- 제1 항에 있어서, 상기 플레이트에 형성된 개구부의 높이는 열전소자의 두께와 같은 것을 특징으로 하는 반도체 제조장비의 열교환용 냉각장치.
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