KR20140052611A - 반도체 소자 제조 장치용 칠러 - Google Patents

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Abstract

반도체 소자 제조 장치용 칠러는 반도체 소자가 제조되는 반도체 챔버의 내부 온도를 감소시키기 위해 제1 냉매를 압축시키는 압축기 및 상기 압축기에 연통 되며 상기 제1 냉매가 순환되는 제1 순환 배관을 포함하는 냉각 사이클 유닛; 상기 제1 순환 배관의 일부가 통과하고 상기 제1 냉매와 열교환 되는 제2 냉매를 포함하며 상기 제2 냉매에 열을 제공하여 상기 제2 냉매의 온도를 조절하는 히터를 포함하는 열교환 유닛; 및 상기 제2 냉매를 상기 반도체 챔버의 내부로 제공 및 상기 반도체 챔버로부터 상기 제2 냉매를 토출시키는 제2 순환 배관을 포함하는 냉매 제공 유닛을 포함하며, 상기 압축기는 상기 반도체 챔버로 제공되는 상기 제2 냉매 및 상기 반도체 챔버로부터 토출 된 상기 제2 냉매의 온도 편차에 대응하여 상기 제1 냉매의 압축 부하(load)를 조절하는 가변 압축기를 포함한다.

Description

반도체 소자 제조 장치용 칠러{CHILLER FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING DEVICE}
본 발명은 반도체 소자 제조 장치용 칠러에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 실리콘 웨이퍼 상에 반도체 칩을 제조하기 위한 다양한 반도체 소자 제조 공정을 수행하는 반도체 소자 제조 장치를 통해 제조된다.
실리콘 웨이퍼 상에 반도체 칩을 제조하기 위해서는 외부에 대하여 밀폐된 환경 및 제조 공정 환경을 제공하는 반도체 챔버 및 반도체 챔버의 내부 온도를 반도체 소자 제조 공정에 적합하게 조절하는 칠러(chiller)를 포함한다.
일반적으로 반도체 챔버의 내부 온도를 조절하는 칠러는 반도체 챔버 내부의 온도를 낮추기 위한 냉매의 온도를 낮추기 위한 압축기 및 냉매의 온도를 상승시켜 반도체 챔버의 내부 온도를 정밀하게 조절하는 히터를 포함한다.
그러나, 종래 반도체 챔버의 내부 온도를 조절하는 냉매는 자동 유량 밸브를 통해 조절되기 때문에 종래 칠러의 압축기는 반도체 챔버의 내부의 공정 조건과 상관없이 항상 최대 압축 부하로 작동되고 이로 인해 에너지 소모가 매우 커 생산 원가를 증가시키고 압축기에 많은 부하가 가해져 과열에 의한 압축기의 성능이 감소 될 수 있고 및 수명이 단축되며, 자동 유량 밸브를 통해 냉매량을 조절하기 때문에 신속한 온도 조절이 어려운 문제점을 갖는다.
본 발명은 반도체 챔버의 내부 온도를 조절하는 압축기가 반도체 챔버 내부의 온도 및 설정 온도의 편차에 따라 가변적으로 압축 부하를 조절할 수 있도록 하여 에너지 소모를 크게 낮추고, 압축기의 성능 감소 및 수명 단축을 방지하며 신속한 온도 조절이 가능한 반도체 소자 제조 장치용 칠러를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일실시예로서, 반도체 소자 제조 장치용 칠러는 반도체 소자가 제조되는 반도체 챔버의 내부 온도를 감소시키기 위해 제1 냉매를 압축시키는 압축기 및 상기 압축기에 연통 되며 상기 제1 냉매가 순환되는 제1 순환 배관을 포함하는 냉각 사이클 유닛; 상기 제1 순환 배관의 일부가 통과하고 상기 제1 냉매와 열교환 되는 제2 냉매를 포함하며 상기 제2 냉매에 열을 제공하여 상기 제2 냉매의 온도를 조절하는 히터를 포함하는 열교환 유닛; 및 상기 제2 냉매를 상기 반도체 챔버의 내부로 제공 및 상기 반도체 챔버로부터 상기 제2 냉매를 토출시키는 제2 순환 배관을 포함하는 냉매 제공 유닛을 포함하며, 상기 압축기는 상기 반도체 챔버로 제공되는 상기 제2 냉매 및 상기 반도체 챔버로부터 토출 된 상기 제2 냉매의 온도 편차에 대응하여 상기 제1 냉매의 압축 부하(load)를 조절하는 가변 압축기를 포함한다.
반도체 소자 제조 장치용 칠러의 상기 냉매 제공 유닛은 상기 반도체 챔버로 상기 제2 냉매를 제공하는 상기 제2 순환 배관의 일부에 연통된 제1 온도 센서 및 상기 반도체 챔버로부터 상기 제2 냉매가 토출 되는 상기 제2 순환 배관의 일부에 연통 된 제2 온도 센서를 포함한다.
반도체 소자 제조 장치용 칠러는 상기 온도 편차에 의하여 상기 가변 압축기, 상기 히터 및 상기 제1 및 제2 온도 센서들을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
반도체 소자 제조 장치용 칠러의 상기 제1 순환 배관에는 상기 제1 냉매의 유량을 조절하는 매뉴얼 밸브가 장착된다.
반도체 소자 제조 장치용 칠러의 상기 냉각 사이클 유닛은 상기 가변 압축기를 제1 냉매로 자체 냉각시키기 위해서 상기 제1 순환 배관에는 상기 가변 압축기의 전단 및 후단을 연결하는 바이패스관 및 상기 바이패스관에 형성된 팽창 밸브를 포함한다.
반도체 소자 제조 장치용 칠러의 상기 가변 압축기의 냉매 압축 부하는 최대 압축 부하 및 최소 압축 부하 사이에서 가변된다.
반도체 소자 제조 장치용 칠러는 상기 반도체 챔버의 내부 온도를 상승시키기 위해서 상기 히터로부터 열이 발생되고(on), 상기 가변 압축기는 최소 압축 부하로 작동되며, 상기 반도체 챔버의 내부의 온도를 하강시키기 위해서 상기 히터 유닛은 작동되지 않고(off), 상기 가변 압축기는 상기 최대 압축 부하 및 상기 최소 압축 부하 사이에서 작동된다.
일실시예로서, 반도체 소자 제조 장치용 칠러의 제어 방법은 반도체 챔버의 내부 온도를 센싱하는 단계; 상기 반도체 챔버 내부 온도 및 설정 온도의 편차를 산출하는 단계; 및 상기 반도체 챔버의 상기 내부 온도가 상기 설정 온도보다 높을 경우 상기 반도체 챔버 내부로 제공되는 냉매를 가열하는 히터의 동작을 정지시키고 상기 냉매를 냉각시키기 위한 압축기의 압축 부하를 상기 반도체 챔버의 내부 온도 및 상기 설정 온도의 상기 편차에 대응하여 가변시키고, 상기 반도체 챔버 내부의 온도가 설정 온도보다 낮을 경우 상기 히터를 작동시키고 상기 압축기의 압축 부하를 최소 압축 부하로 가변하는 단계를 포함한다.
상기 반도체 챔버의 상기 내부 온도를 센싱하는 단계는 상기 반도체 챔버의 내부로 제공되는 상기 냉매의 온도를 센싱하는 단계 및 상기 반도체 챔버로부터 토출된 상기 냉매의 온도를 센싱하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 반도체 소자 제조 장치용 칠러에 의하면, 반도체 챔버 내부 온도 및 설정 온도 사이의 온도 편차에 대응하여 반도체 챔버 내부의 온도가 설정 온도보다 높을 경우 또는 반도체 챔버 내부의 온도가 설정 온도보다 낮을 경우 냉매를 압축하는 압축기의 냉매 압축 부하를 최대 냉매 압축 부하로 가동하지 않고 냉매 압축 부하를 가변시켜 소비전력을 크게 감소, 설정 온도에 도달하는데 소요되는 응답 시간을 단축 및 정밀한 온도 조절이 가능하며, 압축기를 최대 냉매 압축 부하로 가동하지 않음으로써 압축기의 수명 단축 및 고장을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 도 1의 반도체 소자 제조 장치용 칠러의 개념도이다.
도 2는 도 1의 반도체 소자 제조 장치용 칠러의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치용 칠러 및 비교예의 전력 소모량을 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치용 칠러의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 도 1의 반도체 소자 제조 장치용 칠러의 개념도이다. 도 2는 도 1의 반도체 소자 제조 장치용 칠러의 블럭도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자 제조 장치용 칠러 및 비교예의 전력 소모량을 비교한 그래프이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 반도체 소자 제조 장치용 칠러(500)는 냉각 사이클 유닛(100), 열교환 유닛(200) 및 냉매 제공 유닛(300)을 포함한다. 이에 더하여, 반도체 소자 제조 장치용 칠러(500)는 냉각 사이클 유닛(100), 열교환 유닛(200) 및 냉매 제공 유닛(300)을 제어하는 제어부(400)를 더 포함한다.
냉각 사이클 유닛(100)은 반도체 소자의 제조 공정이 진행되는 반도체 소자 제조 장치의 반도체 챔버(1)로 제공되는 냉매의 온도를 낮추는 역할을 한다.
열교환 유닛(200)은 냉매에 열을 가하여 냉매의 온도를 기 설정된 온도로 정밀하게 조절하는 역할을 한다.
냉매 제공 유닛(300)은 냉각 사이클 유닛(100) 및 열교환 유닛(200)에 의하여 정밀하게 온도가 조절된 냉매를 반도체 소자 제조 장치의 반도체 챔버(1)의 내부로 제공하는 역할을 한다.
냉각 사이클 유닛(100)은 제어부(400)의 제어에 의하여 작동되는 가변 압축기(110) 및 제1 냉매가 제공된 제1 순환 배관(120)을 포함한다. 이에 더하여 냉각 사이클 유닛(100)은 가변 압축기(110)에서 고온/고압으로 압축된 제1 냉매를 수냉식 또는 공냉식으로 액화시키는 응축기(120) 및 응축된 제1 냉매를 팽창시키는 팽창기(130) 및 증발기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 냉각 사이클 유닛(100)에 의하여 제1 냉매를 응축시키는 응축기(120), 팽창기(130) 및 증발기 등은 일반적으로 널리 사용되는 냉동 사이클의 구성과 동일하게 형성할 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 가변 압축기(110)를 제외한 나머지 구성 요소에 대해서는 한정하지 않기로 한다.
냉각 사이클 유닛(100)의 가변 압축기(110)는 제1 냉매의 압축 부하를 외부 제어 신호에 응답하여 리니어(linear) 방식으로 가변시키며, 가변 압축기(110)는 압축기 제어부(115)를 포함하며, 압축기 제어부(115)는 제어부(400)에서 발생 된 제어 신호에 근거하여 가변 압축기(110)의 압축 부하를 제어한다.
즉, 냉각 사이클 유닛(100)의 가변 압축기(110)는 가변 압축기(110)를 작동(on) 및 정지(off) 시키지 않고, 외부 제어 신호에 의하여 제1 냉매의 압축 부하를 제1 냉매의 최대 압축 부하 및 제1 냉매의 최소 압축 부하 사이에서 리니어 하게 가변시킨다.
제1 순환 배관(120)에는 냉각 사이클 유닛(100)을 이루는 가변 압축기(110), 응축기(120), 팽창기(130)가 연결되며, 제1 순환 배관(120)은 제1 냉매의 압축, 응축 및 팽창이 순환 되도록 폐루프 형상으로 형성되며, 제1 순환 배관(120)에는 제1 냉매의 유량을 조절하는 매뉴얼 밸브가 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 제1 냉매가 통과하는 제1 순환 배관(120) 중 가변 압축(110)의 전단 및 가변 압축기(110) 후단에는 바이패스 배관(125)이 연결되며, 바이패스 배관(125)에는 팽창 밸브(127)가 연결된다.
바이패스 배관(125)은 가변 압축기(110)가 과열되었을 때 응축기(120)를 통과한 제1 냉매를 가변 압축기(110)로 직접 제공하여 가변 압축기(110)를 자체 냉각시키는 역할을 한다.
열교환 유닛(200)은 제2 냉매 및 히터(210)를 포함한다. 제2 냉매가 채워진 열교환 유닛(200)의 내부로는 제1 순환 배관(120)의 일부가 통과하며, 열교환 유닛(200) 내부에서는 제2 냉매가 제1 순환 배관(120)을 통과하는 제1 냉매와 열교환 된다.
히터(210)는 전기 에너지를 소모하여 발생 된 열을 제2 냉매에 전달하여 제2 냉매의 온도를 설정된 온도의 0.1℃ 오차 범위에서 조절하는 역할을 한다. 본 발명의 일실시예에서, 히터(210)는 전기 에너지를 소모하여 열을 발생시키는 전기 히터를 포함할 수 있다.
히터(210)는 제어부(400)와 전기적으로 연결되며, 히터(210)는 제어부(400)에서 제공한 제어 신호에 응답하여 작동된다.
냉매 제공 유닛(300)은 열교환 유닛(200) 및 반도체 챔버(1)를 순환하는 제2 냉매가 통과하는 제2 순환 배관(310)을 포함한다.
즉, 열 교환 유닛(200)에서 제1 냉매와 열교환 된 제2 냉매는 제2 순환 배관(310)을 통해 반도체 챔버(1)로 제공된다.
냉매 제공 유닛(300)의 제2 냉매는 제2 순환 배관(310) 또는 열 교환 유닛(200)에 연결된 펌프 등에 의하여 제2 순환 배관(310)을 따라 반도체 챔버(1)로 유입 또는 반도체 챔버(1)로부터 토출 된다.
이를 구현하기 위해 제2 순환 배관(310)의 일부는 열교환 유닛(200)의 내부에 배치되며, 제2 순환 배관(310)의 일부는 반도체 챔버(1)의 내부에 배치된다.
이하, 제2 순환 배관(310) 중 반도체 챔버(1)의 내부로 제2 냉매가 유입되는 부분을 냉매 인입관(312)으로서 정의하기로 하고, 반도체 챔버(1)의 외부로 제2 냉매가 토출 되는 부분을 냉매 토출관(314)으로서 정의하기로 한다.
냉매 인입관(312)으로 유입되는 제2 냉매는 상대적으로 낮은 온도를 갖고 냉매 토출관(314)을 통해 토출되는 제2 냉매는 반도체 챔버(1) 내부에서 가열되어 상대적으로 높은 온도를 갖는다.
본 발명의 일실시예에서는 냉매 인입관(312)을 통해 유입되는 제2 냉매의 온도 및 냉매 토출관(314)을 통해 토출된 제2 냉매의 온도를 측정하기 위해서, 냉매 인입관(312)에는 제1 온도 센서(313)가 설치되고, 냉매 토출관(314)에는 제2 온도 센서(315)가 설치된다.
제1 온도 센서(313)는 냉매 인입관(312)을 통과하는 제2 냉매의 온도를 센싱하여 제1 온도 신호를 발생 시키고, 제1 온도 신호는 제어부(400)로 인가된다.
제2 온도 센서(315)는 냉매 토출관(315)을 통과하는 제2 냉매의 온도를 센싱하여 제2 온도 신호를 발생 시키고, 제2 온도 신호는 제어부(400)로 인가된다.
제어부(550)는 제1 및 제2 온도 센서(313,315)에서 발생 된 제1 온도 신호 및 제2 온도 신호에 근거하여 가변 압축기(110)를 제어하기 위한 제어 신호를 압축기 제어부(115)로 인가하고, 가변 압축기(110)는 압축기 제어부(115)의 제어에 대응하여 제1 냉매의 압축 부하를 변경한다.
즉, 본 발명의 일실시예에서, 가변 압축기(110)의 제1 냉매의 압축 부하는 냉매 인입관(312)을 통해 반도체 챔버(1)로 유입되는 제2 냉매의 온도 및/또는 냉매 토출관(314)을 통해 반도체 챔버(1)로부터 토출된 제2 냉매의 온도에 대응하여 가변 된다.
이와 같이 냉매 인입관(312)을 통해 유입되는 제2 냉매의 온도 및 냉매 토출관(314)을 통해 토출된 제2 냉매의 온도에 대응하여 가변 압축기(110)의 제1 냉매의 압축 부하가 변경될 경우, 가변 압축기(110)에서 제1 냉매를 최대 압축 부하로 압축할 필요가 없고 이로 인해 가변 압축기(110)의 소비 전력량을 크게 감소시킬 수 있다.
[표 1]에는 반도체 챔버 내부의 온도가 설정된 온도보다 상승하는 "온도 상승 구간" 및 반도체 챔버 내부의 온도가 설정된 온도보다 하강하는 "온도 하강 구간"에서 히터(210) 및 가변 압축기(110)의 동작이 나타나 있다.

설정 온도		 히터 가변 압축기
설정 온도> 현재 온도
(온도 하강 구간)
 작동(on) 최소 냉매 압축 부하
설정 온도<현재 온도
(온도 상승 구간)		 작동 중단(off) 온도차에 대응하여 가변 냉매 압축 부하
[표 1]을 참조하면, 냉매 제공 유닛(300)의 제1 온도 센서(312) 및 제2 온도 센서(314)로부터 제어부(400)로 제공된 제1 온도 신호 및 제2 온도 신호를 제어부(400)가 판단하여 반도체 챔버(1) 내부의 온도가 설정된 온도보다 하강 되는 추세일 경우, 제어부(400)는 반도체 챔버(1)의 내부 온도를 상승시키기 위해서 히터(210)를 작동(on)시키고, 가변 압축기(110)는 제1 냉매를 최소 냉매 압축 부하로 압축하여 신속하게 반도체 챔버(1) 내부의 온도를 설정된 온도로 상승 시킨다.
한편, 냉매 제공 유닛(300)의 제1 온도 센서(312) 및 제2 온도 센서(314)로부터 제어부(400)로 제공된 제1 온도 신호 및 제2 온도 신호를 제어부(400)가 판단하여 반도체 챔버(1) 내부의 온도가 설정된 온도보다 상승 되는 추세일 경우, 제어부(400)는 반도체 챔버(1)의 내부 온도를 하강시키기 위해서 히터(210)의 작동을 중단(off) 시키고, 가변 압축기(110)는 설정 온도 및 현재 반도체 챔버(1)의 온도 사이의 편차에 대응하여 제1 냉매의 압축 부하를 가변시켜 신속하게 반도체 챔버(1) 내부의 온도를 설정된 온도로 하강 시킨다.
[표 1]과 같이 반도체 챔버(1) 내부의 온도가 비정상적으로 하강할 경우 제어부(400)는 히터(210)를 작동시키고 가변 압축기(110)는 제1 냉매를 최소 냉매 압축 부하로 압축시켜 신속하게 반도체 챔버(1) 내부의 온도를 상승시키며, 이때, 가변 압축기(110)가 제1 냉매를 최소 냉매 압축 부하로 압축 시키기 때문에 소비 전력을 크게 감소 시킬 수 있다.
또한, 반도체 챔버(1) 내부의 온도가 비정상적으로 상승할 경우 제어부(400)는 히터(210)의 작동을 중단시키고, 반도체 챔버(1)의 온도 및 설정 온도 사이의 온도 편차에 대응하여 가변 압축기(110)의 제1 냉매의 압축 부하를 가변함으로써 역시 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 3의 그래프를 참조하면, 종래와 같이 냉매 압축 부하의 조절이 안 되는 일반 압축기를 이용한 칠러 및 본 발명의 일실시예와 같이 제1 냉매의 압축 부하 조절이 가능한 가변 압축기(110)를 이용한 칠러(500)를 동일 조건에서 가동하였을 때 본 발명에 의한 칠러(500)의 경우 시간이 경과 됨에 따라 소비 전력이 보다 절약되었다.
도 3의 그래프를 참조하면, 종래 일반 압축기를 이용한 칠러 대비 본 발명의 일실시예에 따른 가변 압축기를 사용한 칠러(500)의 경우 약 30% 내지 약 40%의 에너지 절감(소비전력 절감) 효과를 갖는다.
한편, 본 발명의 일실시예와 같이 가변 압축기를 이용하는 칠러의 경우 종래 기술과 같이 일반 압축기 및 오토 밸브를 이용하여 냉매의 유량을 변경하는 칠러 대비 반도체 챔버(1) 내부의 온도를 보다 빠른 시간 내에 설정 온도에 도달할 수 있도록 하는 "응답 시간" 역시 약 25% 내지 약 30% 정도 단축 되었다.
또한, 본 발명의 일실시예와 같이 가변 압축기를 이용하는 칠러의 경우 종래 기술과 같이 일반 압축기 및 오토 밸브를 이용하여 냉매의 유량을 변경하는 칠러 대비 반도체 챔버(1) 내부의 온도를 보다 정밀하게 제어할 수 있는데, 이는 냉매 제공 유닛(300)의 제1 및 제2 온도 센서(312,314)에 의하여 측정된 온도 신호에 제어부(400)가 신속하게 반응하여 가변 압축기(110) 및 히터(210)를 리니어 방식으로 제어하기 때문이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조 장치용 칠러의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 에너지 절감, 응답 시간 단축 및 정밀한 온도 조절을 칠러(500)를 이용하여 구현하기 위하여, 반도체 챔버(1) 내부의 온도를 센싱하는 단계가 수행된다.(단계 S10)
반도체 챔버(1)의 내부의 온도 센싱을 수행하기 위해서는 반도체 챔버(1) 내부에 설치된 온도 센서를 이용하여도 무방하나 본 발명의 일실시예에서는 칠러(500)로부터 온도가 조절된 냉매의 온도와 반도체 챔버(1)의 공정 온도와는 큰 차이가 있기 때문에 칠러(500)로부터 온도가 조절된 냉매의 온도로 반도체 챔버(1) 내부의 온도를 센싱한다.
반도체 챔버(1) 내부의 온도 센싱을 수행하기 위하여, 먼저 냉매 제공 유닛(300)의 제2 순환 배관(310)의 냉매 인입관(312)에 설치된 제1 온도 센서(313)로부터 발생 된 제1 온도 신호 및 제2 순환 배관(310)의 냉매 토출관(315)에 설치된 제2 온도 센서(315)의 제2 온도 신호가 제어부(400)로 제공된다.
이어서, 제어부(400)는 반도체 챔버(1)의 내부 온도 및 설정 온도의 편차를 산출한다.(단계 S20)
이때, 제어부(400)는 제1 온도 센서(313)로부터 발생 된 제1 온도 신호 및 제2 온도 센서(315)로부터 발생 된 제2 온도 신호를 비교하여 반도체 챔버(1)의 내부 온도 및 설정 온도 사이의 온도 편차를 산출한다.
제어부(400)는 반도체 챔버(1)의 내부 온도 및 설정 온도 사이의 온도 편차를 판단하여(단계 S30), 반도체 챔버(1)의 내부 온도가 설정 온도보다 높을 경우(단계 S35), 제어부(400)는 히터(210)의 작동을 중지(off) 시키고, 제어부(400)는 가변 압축기(110)의 냉매 압축 부하를 최대 냉매 압축 부하 및 최소 냉매 압축 부하 사이에서 가변시킨다. 이때, 제어부(400)에 의한 가변 압축기(110)의 냉매 압축 부하는 반도체 챔버(1)의 내부 온도 및 설정 온도 사이의 온도 편차에 기인하여 결정되고 이로 인해 반도체 챔버(1)의 내부 온도는 설정 온도에 근접하게 조절된다.
한편, 제어부(400)는 반도체 챔버(1)의 내부 온도 및 설정 온도 사이의 온도 편차를 판단하여(단계 S30), 반도체 챔버(1)의 내부 온도가 설정 온도보다 낮을 경우(단계 S37), 제어부(400)는 히터(210)를 작동(on) 시키고, 제어부(400)는 가변 압축기(110)의 냉매 압축 부하를 최소 냉매 압축 부하로 가변시키고, 이로 인해 반도체 챔버(1)의 내부 온도는 설정 온도에 근접하게 조절된다.
단계 S35 또는 단계 S37이 수행된 후, 칠러(500)의 동작을 계속 수행할지를 제어부(400)가 판단하여(단계 S40), 칠러(500)를 계속 구동할 경우 단계 S10으로 피드백되고, 칠러(500)의 작동을 종료할 경우 단계를 종료한다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 반도체 챔버 내부 온도 및 설정 온도 사이의 온도 편차에 대응하여 반도체 챔버 내부의 온도가 설정 온도보다 높을 경우 또는 반도체 챔버 내부의 온도가 설정 온도보다 낮을 경우 냉매를 압축하는 압축기의 냉매 압축 부하를 최대 냉매 압축 부하로 가동하지 않고 냉매 압축 부하를 가변시켜 소비전력을 크게 감소, 설정 온도에 도달하는데 소요되는 응답 시간을 단축 및 정밀한 온도 조절이 가능하며, 압축기를 최대 냉매 압축 부하로 가동하지 않음으로써 압축기의 수명 단축 및 고장을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
500...반도체 소자 제조 장치용 칠러 100...냉각 사이클 유닛
300...냉매 제공 유닛 400...제어부

Claims (9)

  1. 반도체 소자가 제조되는 반도체 챔버의 내부 온도를 감소시키기 위해 제1 냉매를 압축시키는 압축기 및 상기 압축기에 연통 되며 상기 제1 냉매가 순환되는 제1 순환 배관을 포함하는 냉각 사이클 유닛;
    상기 제1 순환 배관의 일부가 통과하고 상기 제1 냉매와 열교환 되는 제2 냉매를 포함하며 상기 제2 냉매에 열을 제공하여 상기 제2 냉매의 온도를 조절하는 히터를 포함하는 열교환 유닛; 및
    상기 제2 냉매를 상기 반도체 챔버의 내부로 제공 및 상기 반도체 챔버로부터 상기 제2 냉매를 토출시키는 제2 순환 배관을 포함하는 냉매 제공 유닛을 포함하며,
    상기 압축기는 상기 반도체 챔버로 제공되는 상기 제2 냉매 및 상기 반도체 챔버로부터 토출 된 상기 제2 냉매의 온도 편차에 대응하여 상기 제1 냉매의 압축 부하(load)를 조절하는 가변 압축기를 포함하는 반도체 소자 제조 장치용 칠러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉매 제공 유닛은 반도체 챔버로 상기 제2 냉매를 제공하는 상기 제2 순환 배관의 일부에 연통된 제1 온도 센서 및 상기 반도체 챔버로부터 상기 제2 냉매가 토출 되는 상기 제2 순환 배관의 일부에 연통 된 제2 온도 센서를 포함하는 반도체 소자 제조 장치용 칠러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온도 편차에 의하여 상기 가변 압축기, 상기 히터 및 상기 제1 및 제2 온도 센서들을 제어하는 제어부를 더 포함하는 반도체 소자 제조 장치용 칠러.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 순환 배관에는 상기 제1 냉매의 유량을 조절하는 매뉴얼 밸브가 장착된 반도체 소자 제조 장치용 칠러.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 사이클 유닛은 상기 가변 압축기를 제1 냉매로 자체 냉각시키기 위해서 상기 제1 순환 배관에는 상기 가변 압축기의 전단 및 후단을 연결하는 바이패스관 및 상기 바이패스관에 형성된 팽창 밸브를 포함하는 반도체 소자 제조 장치용 칠러.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가변 압축기의 냉매 압축 부하는 최대 압축 부하 및 최소 압축 부하 사이에서 가변되는 반도체 소자 제조 장치용 칠러.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반도체 챔버의 내부 온도를 상승시키기 위해서 상기 히터로부터 열이 발생되고(on), 상기 가변 압축기는 최소 압축 부하로 작동되며,
    상기 반도체 챔버의 내부의 온도를 하강시키기 위해서 상기 히터 유닛은 작동되지 않고(off), 상기 가변 압축기는 상기 최대 압축 부하 및 상기 최소 압축 부하 사이에서 작동되는 반도체 소자 제조 장치용 칠러.
  8. 반도체 챔버의 내부 온도를 센싱하는 단계;
    상기 반도체 챔버 내부 온도 및 설정 온도의 편차를 산출하는 단계; 및
    상기 반도체 챔버의 상기 내부 온도가 상기 설정 온도보다 높을 경우 상기 반도체 챔버 내부로 제공되는 냉매를 가열하는 히터의 동작을 정지시키고 상기 냉매를 냉각시키기 위한 압축기의 압축 부하를 상기 반도체 챔버의 내부 온도 및 상기 설정 온도의 상기 편차에 대응하여 가변시키고, 상기 반도체 챔버 내부의 온도가 설정 온도보다 낮을 경우 상기 히터를 작동시키고 상기 압축기의 압축 부하를 최소 압축 부하로 가변하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 장치용 칠러의 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반도체 챔버의 상기 내부 온도를 센싱하는 단계는 상기 반도체 챔버의 내부로 제공되는 상기 냉매의 온도를 센싱하는 단계 및 상기 반도체 챔버로부터 토출된 상기 냉매의 온도를 센싱하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조 장치용 칠러의 제조 방법.
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