KR20150086511A - 순환 냉각 가열 장치 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 에칭 장치의 챔버에 대하여 공급되는 순환 유체를 냉각 가열하는 순환 냉각 가열 장치에 있어서, 순환 유체를 저류하는 탱크(10)와, 순환 유체를 탱크(10) 및 챔버의 사이에서 순환시키는 펌프와, 순환 유체와 냉각수와의 사이에서 열교환을 행하는 열교환기(14)와, 탱크(10) 내의 순환 유체를 가열하는 가열 수단(17)을 구비하고, 열교환기(14)를, 탱크(10) 내의 순환 유체에 침지시켰다.

Description

순환 냉각 가열 장치{CIRCULATING COOLING/HEATING DEVICE}
본 발명은, 순환 냉각 가열 장치에 관한 것이며, 특히 플라즈마 에칭 장치에 사용되는 순환 냉각 가열 장치에 관한 것이다.
종래, 플라즈마 에칭 장치 등의 반도체 처리 장치로서, 그 장치의 측부에 온도 제어기를 구비한 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 온도 제어기는, 반도체 처리 장치에 설치된 챔버에 대하여, 소정의 온도로 조정된 순환 유체(流體)를 순환 공급하여, 챔버의 온도가 목표 온도로 되도록 제어한다. 따라서, 온도 제어기에는, 순환 유체를 냉각하거나 또는 가열하거나 하기 위한 순환 냉각 가열 장치가 설치되어 있다.
특허 문헌 1에 기재된 순환 냉각 가열 장치에서는, 외관(外管), 외관의 내부에 배치된 내관(內管), 및 내관의 내부에 배치된 유리관을 가지는 삼중관 구조의 것이 채용되고 있다. 외관에 대해서는 냉각수가 유출입(流出入)하고, 내관에 대해서는 순환 유체가 유출입한다. 그리고, 유리관 내에는 히팅 램프가 수용되어 있다.
즉, 내관에 유입된 순환 유체는, 외측에 있는 외관 내의 냉각수와의 열교환에 의해 냉각되고, 또한 내측의 히팅 램프로부터의 조사(照射)에 의해 가열되어, 소정의 온도로 온도 조절된다. 온도 조절된 순환 유체는, 내관으로부터 펌프에 의해 챔버로 압송(壓送)되고, 챔버의 온도 제어에 이용된 후, 다시 순환 냉각 가열 장치로 돌아온다.
일본 공개특허 평9―280756호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 나타낸 삼중관 구조의 순환 냉각 가열 장치에서는, 순환 유체가 내관의 관벽을 통해서 밖에 냉각수에 의해 냉각되지 않기 때문에, 내관의 관벽을 따라 흐르는 순환 유체는 양호하게 냉각되지만, 내관의 중앙측에서는, 순환 유체가 양호하게 냉각되지 않을 가능성이 있다. 따라서, 순환 유체의 순환 유량(流量)를 바꾸지 않고, 내관의 중앙측에서도 순환 유체를 확실하게 냉각시키기 위해, 종래에는, 외관의 직경 치수를 크게 하여, 대량의 냉각수를 유입시켜 순환 유체를 냉각시키지 않으면 안되므로, 장치 전체가 대형화되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 순환 유체를 효율적으로 냉각시킬 수 있고, 또한 장치 전체를 소형화할 수 있는 순환 냉각 가열 장치를 제공하는 것에 있다.
제1 발명에 관한 순환 냉각 가열 장치는, 플라즈마 에칭 장치의 챔버에 대하여 공급되는 순환 유체를 냉각, 가열하는 순환 냉각 가열 장치에 있어서, 순환 유체를 저류(貯留)하는 탱크와, 순환 유체를 상기 탱크 및 상기 챔버의 사이에서 순환시키는 펌프와, 순환 유체와 냉각수와의 사이에서 열교환을 행하는 열교환기와, 상기 탱크 내의 순환 유체를 가열하는 가열 수단을 포함하고, 상기 열교환기는, 상기 탱크 내의 순환 유체에 침지되어 있는 것을 특징으로 한다.
제2 발명에 관한 순환 냉각 가열 장치에서는, 상기 탱크는, 바닥이 있는 상자형의 탱크 본체와, 탱크 본체의 상부를 덮는 커버체를 구비하고, 상기 열교환기 및 상기 가열 수단은, 상기 커버체에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.
제3 발명에 관한 순환 냉각 가열 장치에서는, 상기 커버체에는, 상기 탱크 내의 순환 유체에 떠오르는 플로우트(float)를 가진 액면 센서가 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.
제4 발명에 관한 순환 냉각 가열 장치에서는, 상기 탱크에는, 순환 유체로 채워져 있는 부분 이외의 공간에 의해 공기실이 형성되어 있는 동시에, 상기 공기실과 상기 탱크의 외부를 연통시키는 브리더(breather)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
제5 발명에 관한 순환 냉각 가열 장치에서는, 상기 열교환기에는, 순환 유체를 유입(流入)시키는 유입로(流入路)가 접속되고, 상기 유입로에는, 상기 유입로를 흐르는 순환 유체를 상기 탱크 내로 피하게(release) 하는 릴리프(relief) 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
제1 발명의 순환 냉각 가열 장치에 의하면, 순환 유체를 냉각수에 의해 냉각시키기 위한 열교환기를 가짐으로써, 종래와 동등한 냉각 효율로 순환 유체를 냉각시킬 수 있는 데 더하여, 그 열교환기를 탱크 내의 순환 유체에 침지하게 하기 위해, 방열할뿐이었던 열교환기의 표면을 통해서도, 그 열교환기 내의 순환 유체를 냉각시킬 수 있어, 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 그와 같은 열교환기는, 탱크 내에 수용되므로, 열교환기를 배치하기 위한 스페이스를 탱크 밖에 확보할 필요가 없어, 순환 냉각 가열 장치 전체를 소형화할 수 있다.
제2 발명의 순환 냉각 가열 장치에 의하면, 열교환기 및 가열 수단을 커버체에 장착하므로, 이들의 유지보수 시에는, 탱크 본체로부터 커버체를 벗기는 것만으로, 이들을 용이하게 인출할 수 있다. 또한, 벗긴 커버체에 열교환기 및 가열 수단이 장착되어 있으므로, 순환 냉각 가열 장치에 내장된 상태로 작업하지 않아도 되므로, 오프라인 프로세스(offline process)에 의해 작업을 용이하게 할 수 있다.
제3 발명의 순환 냉각 가열 장치에 의하면, 액면 센서를 설치함으로써, 탱크 내의 순환 유체의 저류량을 검출할 수 있어, 순환 유체의 보급 등을 정확하게 행할 수 있다. 또한, 액면 센서를 커버체에 장착하므로, 제2 발명과 마찬가지로, 액면 센서의 유지보수도 용이하게 할 수 있다.
제4 발명의 순환 냉각 가열 장치에 의하면, 탱크 내에 공기실이 형성되므로, 순환 유체의 순환 유로(流路)의 도중에 소정 용량의 공간을 확보하기 위한 부재나 어큐뮬레이터(accumulator) 등을 설치하거나 하지 않아도, 순환 유체의 열팽창에 확실하게 대응할 수 있어, 이 점에서도, 장치의 소형화를 촉진할 수 있다.
제5 발명의 순환 냉각 가열 장치에 의하면, 열교환기에 접속되는 순환 유체의 유입로에 릴리프 밸브를 설치하므로, 열교환기 내에서 순환 유체의 유입에 지장을 초래하는 사태가 생겨도, 순환 유체를 릴리프시켜 탱크 내로 피하게 할 수 있어, 열교환기나 순환시키기 위한 배관의 손상, 또는 펌프에 대한 영향을 억제할 수 있다. 또한, 릴리프 밸브를 탱크 내에 배치하므로, 릴리프된 순환 유체를 탱크 내로 즉시 피할 수 있어, 피하기 위한 유로를 길게 형성할 필요가 없으므로, 구조를 간소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 순환 냉각 가열 장치가 채용된 플라즈마 에칭 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 플라즈마 에칭 장치에 설치된 챔버 및 온도 제어 장치를 나타낸 모식도이다.
도 3은 온도 제어 장치를 나타낸 전체 사시도이다.
도 4는 온도 제어 장치에 설치된 순환 냉각 가열 장치의 개략적인 구성 및 유체 회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 온도 제어 장치의 내부를 나타낸 평면도이다.
도 6은 순환 냉각 가열 장치의 액체 탱크를 나타낸 분해사시도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 실시형태에 관한 플라즈마 에칭 장치(1)를 나타낸 사시도이다. 도 2는, 플라즈마 에칭 장치(1)에 설치된 챔버(2) 및 온도 제어 장치(3)를 나타내는 모식도이다.
[플라즈마 에칭 장치 전체의 개략 설명]
도 1, 도 2에 있어서, 플라즈마 에칭 장치(1)는, 플라즈마를 사용한 드라이 프로세스에 의해 반도체 웨이퍼(W)에 에칭 처리를 행하는 장치이며, 내부에 복수의 챔버(2)를 구비한다(도 2에 1개만을 도시). 이들 챔버(2)는, 온도 제어 장치(3)로부터 공급되는 온도 조절된 순환 유체에 의해 소정의 목표 온도로 제어된다. 본 실시형태의 온도 제어 장치(3)는, 복수의 챔버(2)마다 설치되고, 플라즈마 에칭 장치(1)의 측방에 설치된 오퍼레이터용의 스텝(4) 내에 수용된다.
에칭 처리 시에는, 챔버(2) 내는 진공 흡인되어 있고, 소정의 저압으로 유지된다. 이 상태에서, 챔버(2) 내에 에칭 가스(프로세스 가스)를 도입한다. 도입한 에칭 가스를 플라즈마화하여, 반도체 웨이퍼(W)를 에칭 처리한다. 이와 같은 처리를 행할 때, 온도 제어 장치(3)로부터의 순환 유체에 의해 챔버(2)의 온도가 목표 온도로 제어된다.
여기서, 본 실시형태에 있어서의 챔버(2)로서는, 반도체 웨이퍼(W)가 탑재되는 하부 전극(2A)과, 그 위쪽에 배치되는 상부 전극(2B)을 가지는 동시에, 이들 전극(2A, 2B)의 내부 유로에 순환 유체를 유통시킴으로써 온도 제어되는 구성이다. 이와 같은 챔버(2)에서는, 전극(2A, 2B) 사이에 인가되는 RF(Radio Frequency) 전계를 사용하여 용량 결합형 플라즈마(capacitively coupled plasma)가 생성된다. 단, 챔버의 구조로서는, 용량 결합형 플라즈마를 생성하는 것 외에, 전자 이온 가속기 공명 플라즈마, 헬리콘파 여기 플라즈마(helicon-wave-excited plasma), 유도 결합형 플라즈마(inductively coupled plasma), 또는 마이크로파 여기 표면파 플라즈마(microwave-excited surface-wave plasma) 등을 생성하는 것이라도 된다.
[온도 제어 장치의 설명]
도 3에는, 온도 제어 장치(3) 전체의 내부를 후방측으로부터 본 사시도가 나타나 있다. 도 4에는, 온도 제어 장치(3)에 설치된 순환 냉각 가열부(5)의 개략적인 구성 및 유체 회로가 나타나 있다.
도 3, 도 4에 있어서, 온도 제어 장치(3)는, 순환 유체를 냉각, 가열하고, 챔버(2)와의 사이에서 순환 유체를 순환시키는 순환 냉각 가열 장치로서의 순환 냉각 가열부(5)와, 순환 냉각 가열부(5)로부터 출력되는 각종 파라미터에 기초하여 순환 유체의 온도를 조정하는 것에 의해, 챔버(2)의 온도를 목표 온도로 제어하는 제어부(6)와, 순환 냉각 가열부(5) 및 제어부(6)가 수용되는 하우징(housing)(7)을 구비한다.
온도 제어 장치(3)에 있어서, 순환 냉각 가열부(5) 및 제어부(6)의 상세한 것에 대해서는 후술하지만, 이들은 동일 평면 상에 전후의 위치 관계로 배치되어 있다. 그러므로, 순환 냉각 가열부(5)나 제어부(6)의 유지보수를 행하는 경우에는, 온도 제어 장치(3)의 하우징(7)의 일부를 상방 측에서 벗김으로써, 이들을 넓은 범위에서 노출시킬 수 있어, 순환 냉각 가열부(5) 및 제어부(6)에 대한 유지보수를 위쪽으로부터 용이하게 행할 수 있다. 또한, 유지보수에 있어서는, 온도 제어 장치(3)를 스텝(4)의 수용 개소(箇所)로부터 보다 넓은 영역으로 인출하여 작업을 행할 필요가 없기 때문에, 그와 같은 영역도 고려한 큰 배치 스페이스를 확보할 필요가 없다.
그리고, 본 실시형태의 온도 제어 장치(3)에서는, 순환 냉각 가열부(5)에 칠러(chiller)(8)가 접속되어 있다. 칠러(8)는, 순환 냉각 가열부(5)에 대하여 일정 온도의 냉각수를 공급, 순환시킨다. 냉각수는, 순환 냉각 가열부(5)에 의해 순환 유체를 냉각시키기 위해 사용된다. 순환 유체로서는, 가르덴(아우지몬드사의 등록상표)이나 플루오리너트(3M사의 등록상표) 등의 불소계 냉매가 사용된다.
[순환 냉각 가열부의 설명]
순환 냉각 가열부(5)는, 온도 제어 장치(3)의 후방측을 덮는 영역에 설치되어 있다. 순환 냉각 가열부(5)가 후방측에 위치함으로써, 순환 유체용의 배관이나 냉각수용의 배관이 순환 냉각 가열부(5)로부터 후방측을 향해 연장되고, 플라즈마 에칭 장치(1) 본체의 아래쪽을 통하여 챔버(2)나 칠러(8)에 접속된다. 따라서, 이들 배관은, 플라즈마 에칭 장치(1)의 외부에 노출되지 않아, 플라즈마 에칭 장치(1)의 배치 스페이스 외에 배관 전용(專用)의 스페이스를 별도 설치할 필요가 없다.
또한, 순환 냉각 가열부(5)와 챔버(2) 등이 가까운 위치 관계에 있으므로, 배관의 길이도 짧게 되어, 순환 유체의 사용량이 적어지게 된다. 그러므로, 순환 유체를 저류하는 후술하는 탱크(10)나 열교환기(14)의 용량 즉 크기를 작게 할 수 있어, 순환 냉각 가열부(5), 나아가서는 온도 제어 장치(3)를 현저하게 소형화할 수 있으므로, 온도 제어 장치(3)가 스텝(4)과 같이 좁은 배치 스페이스에 확실하게 수용 가능하다.
구체적으로, 순환 냉각 가열부(5)는, 순환 유체가 저류되는 탱크(10)를 구비한다. 탱크(10)에는, 순환 유체의 유입부(11A)를 가지는 유입로(11)와, 유출부(12A)를 가지는 유출로(流出路)(12)가 접속되어 있다. 탱크(10) 내에는 순환 유체가 저류되지만, 순환 유체의 상부에는 순환 유체로 채워져 있지 않은 간극 공간이 생겨 있고, 도 3에 탱크(10)를 일부 단면(斷面)으로 나타낸 바와 같이, 그 간극 공간에 의해 공기실(10A)이 형성되어 있다.
순환 유체가 냉각, 가열되어 수축, 팽창한 경우에는, 이 공기실(10A)의 용적 변화에 따라 대응할 수 있다. 또한, 공기실(10A)의 용적 변화에 기초한 과도한 압력 변동을 방지하기 위해서, 탱크(10)의 측면에는 브리더(13)가 설치되어 있다. 브리더(13)는, 공기실(10A)의 압력에 따라 공기실(10A)과 외부와의 사이에서 공기의 출입을 행하여, 공기실(10A)의 압력을 소정 범위 내로 유지한다.
탱크(10) 내에는, 순환 유체에 항상 침지된 상태로 열교환기(14)가 수용되어 있다. 순환 유체의 유입로(11)의 선단은, 탱크(10) 내에서 열교환기(14)에 접속된다. 열교환기(14)에는, 순환 유체를 탱크(10) 내에 유출시키는 출구부(14A)가 형성되어 있다. 열교환기(14)는, 순환 유체와 냉각수와의 사이에서 열교환을 행하고, 순환 유체를 냉각시킨다. 그러므로, 열교환기(14)에는, 냉각수의 유입부(15A)를 가지는 유입로(15)와, 유출부(16A)를 가지는 유출로(16)가 접속되어 있다.
열교환기(14)가 순환 유체에 침지되어 있으므로, 열교환기(14)에 유입된 순환 유체는, 냉각 후의 순환 유체에 의해서도 열교환기(14)의 외부로부터도 냉각되게 된다. 또한, 탱크(10) 내에 열교환기(14)가 수용되는 것에 의해, 탱크(10)의 사이즈가 다소 커지게 되지만, 탱크(10)의 밖에 열교환기(14)의 배치 스페이스를 확보할 필요가 없기 때문에, 탱크(10) 자체의 크기가 다소 커지는 만큼을 고려해도, 순환 냉각 가열부(5) 전체로서는 확실하게 소형화할 수 있다.
또한, 탱크(10) 내에는, 3개의 시스(sheath) 히터로 구성된 가열 수단(17)이 수용되어 있다. 각 히터의 단자(17A)가 탱크(10) 상부에 노출되어 있고, 이들 단자(17A)를 통하여 전력이 공급되어, 히터가 발열한다. 발열한 히터에 의해, 순환 유체가 가열된다.
여기서, 탱크(10) 내에 있어서, 순환 유체의 유입로(11)에는, 릴리프 밸브(18)가 설치되어 있다. 어떠한 이유로 열교환기(14) 내로의 순환 유체의 유입이 제한되는 사태가 생긴 경우에는, 열교환기(14) 내의 순환 유체의 압력이 소정 압력을 넘은 시점에서 릴리프 밸브(18)가 개방되어, 순환 유체를 탱크(10) 내로 피하게 한다.
탱크(10)의 밖에 있어서, 순환 유체의 유출로(12)에는 모터(19)에 의해 구동되는 펌프(20)가 설치되고, 그 하류에는 온도 센서(21) 및 압력계(22)가 설치되어 있다. 펌프(20)를 구동함으로써, 순환 유체가 순환 냉각 가열부(5)와 챔버(2)와의 사이에서 순환한다. 그리고, 유출로(12)의 기단측(基端側)은, 열교환기(14)나 가열 수단(17)의 실제의 배치 등을 감안하여, 탱크(10) 내의 적절한 위치에 개구되어 있다.
마찬가지로 탱크(10)의 밖에 있어서, 냉각수의 유입로(15)에는, 유입부(15A) 근방에 압력계(23)가 설치되고, 그 하류에 비례 밸브(24)가 설치되어 있다. 유출로(16)에는, 유출부(16A) 근방에 압력계(25)가 설치되고, 그 상류에 정류량(定流量; constant flow) 밸브(26)가 설치되어 있다. 또한, 유입로(15)의 비례 밸브(24)의 하류측과 유출로(16)의 정류량 밸브(26)의 하류측이 바이패스로(bypass path)(27)와 연통되어 있다. 바이패스로(27)에는, 비례 밸브(28)가 설치되어 있다. 각각의 비례 밸브(24, 28)의 다이아프램(diaphragm) 기구의 개도(開度)를 변경하여, 열교환기(14)를 유통하는 냉각수의 유량을 조정함으로써, 열교환기에서의 냉각 성능을 조정 가능하다. 냉각수의 순환은, 칠러(8)(도 2) 측의 도시하지 않은 펌프에 의해 행해진다.
순환 유체용의 펌프(20)는, 전방의 제어부(6)와 후방의 탱크(10)와의 사이에 배치되어 있다. 순환 유체용의 압력계(22)는, 탱크(10)의 위쪽에 배치되어 있다. 비례 밸브(24, 28), 정류량 밸브(26), 및 냉각수용의 압력계(23, 25)는, 탱크(10)의 측방에 집약되어 배치되어 있다.
[제어부의 설명]
제어부(6)는, 펌프(20)의 구동, 비례 밸브(24, 28)의 개도 변경, 및 가열 수단(17)의 온(on) 또는 오프(off)의 전환 등을, 온도 센서(21)에서의 검출 온도, 그 외의 각종 파라미터에 기초하여 제어한다. 이와 같은 제어부(6)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 온도 제어 장치(3)의 전방측을 덮는 영역에 설치되어 있다.
제어부(6)는, 가열 수단(17)의 온 또는 오프를 전환하는 전환 수단으로서의 SSR(Solid State Relay)(30)(도 5)이나, 펌프(20)용의 구동 회로가 설치된 인버터(31)를 구비한다. 제어부(6)에는 그 외에, 전원 커넥터(32), 각종 인터페이스 케이블 접속용의 커넥터, 전원 스위치 박스(33), 전원 기판(34), 인버터(31)를 냉각시키는 냉각팬(35), CPU(Central Processing Unit) 기판(36), 및 조작 패널(37) 등이 설치되어 있다.
그런데, 종래에 있어서는, 챔버의 각 전극에 히터가 내장되고, 이들 히터의 온 또는 오프를 온도 제어 장치에 의해 제어하고 있었다. 이것은 종래, 순환 냉각 가열 장치로부터의 긴 배관 도중에 순환 유체의 온도가 빼앗기는 등의 이유에서, 전극에 히터를 내장하여 순환 유체를 다시 가열할 필요가 있었기 때문이다. 그러나, 이와 같은 구성이라도, 순환 유체의 고온 측으로의 온도 조정으로서는 90℃ 정도가 한계였다. 또한, 종래의 온도 제어 장치에서는, 전극에 내장된 히터가 노이즈원으로 되고, 노이즈 대책용의 고가의 필터를 필요로 하고 있었다.
이에 대하여 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 순환용의 배관이 짧고, 순환 유체의 사용량도 적기 때문에, 소형의 가열 수단(17)에서도 순환 유체를 150℃ 정도까지 온도 조정 가능하다. 이로부터, 챔버(2)의 각 전극(2A, 2B)에 히터를 내장시킬 필요가 없어, 온도 제어 장치(3)의 비용을 확실하게 삭감 가능하다.
[하우징의 설명]
도 3에 있어서, 하우징(7)은, 순환 냉각 가열부(5) 및 제어부(6)가 탑재되는 바닥부 패널(41)과, 이들의 위쪽 및 측방을 덮는 상부 커버(42)(도 3 중에 2점 쇄선으로 도시)와, 바닥부 패널(41) 및 상부 커버(42)에 고정되어 전방측을 덮는 전방 커버(43)와, 마찬가지로 후방측을 덮는 후부 커버(44)(도 3 중에 2점 쇄선으로 도시)와, 온도 제어 장치(3) 내를 전후로 구분하는 칸막이 패널(45)을 구비한다. 칸막이 패널(45)의 후방측은, 순환 냉각 가열부(5)가 설치되는 순환실(46)로 되고, 전방측은, 제어부(6)가 설치되는 제어실(47)로 되어 있다. 즉, 각 실(46, 47)이 동일 평면 상에 존재하고 있다.
바닥부 패널(41)에는, 순환실(46)에 대응한 부분의 주위fmf 따라 기립부(41A)가 설치되어 있다. 기립부(rise portion)(41A)의 높이 H1dms, 제어실(47)의 외주를 따라 설치된 기립부(41B)의 높이 H2보다 높다. 즉, 바닥부 패널(41)은, 순환실(46)의 바닥 측의 주위가 기립부(41A)로 에워싸인 팬(pan)(48)을 가진다. 팬(48)의 바닥면에는, 순환 유체를 검출하는 액 누출 센서(49)가 설치되어 있다.
순환실(46)에서는, 순환 유체 및 냉각수가 유출입하는 것에 의해, 만일 순환실(46) 내에서 순환 유체나 냉각수가 누출되어도, 이들이 팬(48)으로 받게 된다. 따라서, 순환 유체 및 냉각수가 제어실(47)로 흘러나와 전자 부품 등에 영향을 미치거나 외부로 누출되거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 팬(48)으로 누출된 순환 유체나 냉각수는, 액 누출 센서(49)에 의해 검출되고, 이 상황이 조작 패널(37) 또는 플라즈마 에칭 장치(1)에 설치된 표시 장치 등에 표시된다.
상부 커버(42)는, 상면부(51) 및 좌우의 측면부(52, 52)를 가진 형상이며, 바닥부 패널(41), 전방 커버(43), 및 후부 커버(44)와의 고정을 해제한 데 더하여, 좌우의 손잡이를 이용하여 위쪽으로 벗길 수 있다. 상부 커버(42)의 상면부(51)에는, 제어실(47)에 있어, 전술한 조작 패널(37)이 장착된다. 도시하지 않지만, 상부 커버(42)의 상면부(51) 및 측면부(52)에 있어서, 순환 냉각 가열부(5)의 압력계(22, 23)에 대응한 위치에는 개구가 형성되고, 상부 커버(42)를 장착한 상태에서도, 이들 압력계(22, 23)를 판독할 수 있다.
전방 커버(43)에는, 전원 커넥터(32), 신호 송수신용의 커넥터, 전원 스위치 박스(33) 등이 플레이트(38)를 통하여 장착된다. 전방 커버(43)에는, 제어부(6)를 구성하는 전기, 전자 부품으로부터의 열을 피하기 위한 다수의 슬릿(39,···)이 형성되어 있다. 이와 같은 슬릿(39)은, 상부 커버(42)의 측면부(52) 및 후부 커버(44)에도 설치된다.
후부 커버(44)에는, 순환 유체의 유입부(11A), 유출부(12A), 냉각수의 유입부(15A), 유출부(16A)와의 간섭을 피하기 위한 복수의 개구나, 유출로(16) 상의 압력계(25)를 관찰하기 위한 개구가 형성된다.
칸막이 패널(45)은, 제1 면형부(面形部)(45A) 및 제2 면형부(45B)를 가짐으로써, 평면에서 볼 때 크랭크형으로 형성되어 있다. 제어실(47) 내의 SSR(30), 인버터(31), 전원 스위치 박스(33), 전원 기판(34), 냉각팬(35), 및 조작 패널(37) 등은, 제어실(47) 중, 제1 면형부(45A)에 의해 구획된 넓은 쪽의 배치 스페이스에 배치되어 있다. 한편, 제2 면형부(45B)에 의해 구획된 제어실(47)의 좁은 배치 스페이스 측에는, CPU 기판(36) 등이 배치된다.
또한, 제어실(47)의 넓은 배치 스페이스의 후방측은, 순환실(46) 중에서도, 제1 면형부(45A)에 의해 구획된 좁은 쪽의 배치 스페이스로 되고, 이 배치 스페이스에는, 비례 밸브(24, 28), 정류량 밸브(26), 및 냉각수용의 압력계(23, 25) 등이 배치되어 있다. 반대로, 제어실(47)의 좁은 배치 스페이스의 후방측은, 순환실(46)에 있어, 제2 면형부(45B)에 의해 구획된 넓은 쪽의 배치 스페이스로 되고, 이 배치 스페이스에는, 탱크(10), 펌프(20), 온도 센서(21), 및 압력계(22) 등이 배치되어 있다.
칸막이 패널(45)의 좌우 양단 측에는, 제1 , 제2 면형부(45A, 45B)에 대하여 절곡한 사각형상의 장착편(53, 54)이 일체로 설치되어 있다. 순환실(46)의 좁은 쪽의 배치 스페이스에는, 장착편(53)에 장착된 흡입팬(55)이 배치되어 있다. 순환실(46)의 넓은 쪽의 배치 스페이스에는, 장착편(54)에 장착된 토출팬(56)이 배치되어 있다. 상부 커버(42)의 각각의 측면부(52)에 있어서, 이들 팬(55, 56)에 대응한 위치에는, 냉각 공기가 유출입하는 개구가 형성된다.
[순환실 내에서의 냉각풍의 흐름의 설명]
도 5에는, 온도 제어 장치(3)의 내부의 평면도가 나타나 있다. 이 도 5에는, 순환실(46) 내를 흐르는 냉각 공기의 모양이 해칭(hatching)된 화살표로 그려져 있다.
도 5에 있어서, 온도 제어 장치(3)의 외부로부터 우측의 흡입팬(55)에 의해 흡인된 냉각 공기는 먼저, 칸막이 패널(45)을 구성하는 제1 면형부(45A)의 배면을 따라 좌측으로 흐른다. 제1 면형부(45A)의 전면(前面)에는, SSR(30)나 인버터(31) 등의 발열 부품이 장착되어 있고, 제1 면형부(45A)의 배면은, 이들 발열된 열의 방열면으로 되어 있다. 따라서, 이와 같은 배면을 따라 냉각 공기가 흐름으로써, 제1 면형부(45A)를 통해 방열된 열을 즉시 하우징(7) 밖으로 피하게 할 수 있어, 순환실(46) 내에 가득차는 것을 억제할 수 있다.
그 후에 냉각 공기는, 순환실(46)의 넓은 쪽의 배치 스페이스로 옮겨져, 제2 면형부(45B)와 탱크(10)와의 사이로 흘러든다. 이 결과, 냉각 공기는, 모터(19) 및 이로써, 구동되는 펌프(20)를 냉각시킨다. 냉각 공기는 이 후, 좌측의 토출팬(56)을 통해 온도 제어 장치(3)의 외부로 토출된다.
[탱크의 상세 설명]
도 6에는, 탱크(10)의 분해사시도가 나타나 있다. 도 6에 기초하여, 탱크(10)를 더욱 상세하게 설명한다.
도 6에 있어서, 탱크(10)는, 바닥이 있는 상자형의 탱크 본체(61)와, 탱크 본체(61)의 상부를 덮는 플레이트형의 커버체(62)를 구비한다. 탱크 본체(61)의 상부에는, 외주 에지를 따른 내측 플랜지(61A)가 설치되어 있다. 커버체(62)는, 내측 플랜지(61A)에 대하여, 스크루 등의 적절한 체결 수단에 의해 고정된다. 이 때, 내측 플랜지(61A)와 커버체(62)의 이면(裏面)과의 사이에는, 적절히 실링 부재(sealing member)가 설치된다.
탱크 본체(61)의 측면에는, 전술한 브리더(13) 외에, 내부에 저류되는 순환 유체의 양을 확인하기 위한 레벨러(leveler)(63), 및 순환 유체를 배출하는 드레인관(64)이 설치되어 있다. 탱크 본체(61)의 배면에는, 순환 유체를 보충하기 위한 보급 포트(65)가 설치되어 있다. 탱크 본체(61)의 전면 내측에는, 유출로(12)의 기단측을 구성하는 분출관(66)이 설치되어 있다. 탱크(10) 내의 순환 유체는, 분출관(66)으로부터 펌프(20)에 의해 빨아내진다.
이에 대하여 커버체(62)에는, 전술한 열교환기(14) 및 가열 수단(17)이 커버체의 이면으로부터 수하(垂下)된 상태로 장착되어 있다. 커버체(62)에는 마찬가지로, 한 쌍의 액면 센서(67, 67)가 장착되어 있다. 각각의 액면 센서(67)는, 순환 유체에 떠오르는 플로우트(67A)를 가진다. 액면 센서(67)로부터 출력되는 플로우트(67A)의 위치에 따라, 순환 유체의 액면(저류량)이 하한 레벨 및 상한 레벨에 달했는지의 여부를 검출할 수 있다. 순환 유체의 저류량이 각 한계 레벨을 초과한 경우에는, 조작 패널(37) 등에 그 상황이 표시된다.
이와 같은 탱크(10)에서는, 열교환기(14) 및 가열 수단(17)이 커버체(62)에 형성되어 있으므로, 이들 유지보수 시에는, 탱크 본체(61)로부터 커버체(62)를 벗기고, 유입로(11, 15) 및 유출로(12, 15)를 조인트 부분으로부터 분할함으로써, 커버체(62)마다 꺼내어 밖절차로 용이하게 행해진다. 또한, 커버체(62)를 벗김으로써, 열교환기(14) 및 가열 수단(17)도 벗어나므로, 탱크 본체(61)의 위쪽을 크게 개방할 수 있어, 탱크 본체(61) 내의 유지보수도 간단하게 할 수 있다.
그리고, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 순환 유체를 탱크(10)로 피하기 위한 릴리프 밸브(18)가 탱크(10) 내에 설치되어 있었지만, 이와 같은 릴리프 밸브(18)는, 탱크(10)의 밖에 있어서, 예를 들면, 펌프(20)의 바로 하류측에 설치되고, 릴리프 한 순환 유체를 피하게 하고 유로를 통해 탱크(10) 내로 되돌리는 구성으로 해도 된다.
상기 실시형태에서는, 탱크(10) 내에 공기실(10A)을 설치하는 동시에, 탱크(10)에 브리더(13)를 설치하였으나, 공기실(10A)이나 브리더(13)를 설치하는 대신에, 순환 유로에 어큐뮬레이터 등을 설치해도 된다. 그러나, 어큐뮬레이터는 소정의 크기의 배치 스페이스를 요하므로, 장치의 소형화의 관점에서는 적합하지 않고, 이 의미에서 상기 실시형태와 같이, 탱크(10)에 공기실(10A) 및 브리더(13)를 설치하는 것이 바람직하다.
상기 실시형태에서는, 열교환기(14), 가열 수단(17), 및 액면 센서(67)가 커버체(62)에 장착되어 있었지만, 탱크 본체(61)에 장착한 경우라도, 본 발명에 포함된다. 그러나, 커버체(62)에 이들을 장착함으로써, 유지보수를 용이하게 할 수 있는 효과가 얻어지므로, 상기 실시형태와 같이 하는 것이 바람직하다.
상기 실시형태에서는, 온도 제어 장치(3)의 하우징(7)에 제어부(6)와 함께 내장된 순환 냉각 가열부(5)에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 순환 냉각 가열 장치로서는, 제어부(6)와는 다른 하우징을 가진 장치로서 구축해도 된다.
[산업 상의 이용 가능성]
본 발명은, 플라즈마 에칭 장치용의 순환 냉각 가열 장치로서 바람직하게 이용할 수 있다.
1…플라즈마 에칭 장치, 2…챔버, 5…순환 냉각 가열 장치인 순환 냉각 가열부, 10…탱크, 10A…공기실, 11…유입로, 13…브리더, 14…열교환기, 17…가열 수단, 18…릴리프 밸브, 20…펌프, 61…탱크 본체, 62…커버체, 67…액면 센서, 67A…플로우트.

Claims (5)

  1. 플라즈마 에칭 장치의 챔버에 대하여 공급되는 순환 유체(流體)를 냉각, 가열하는 순환 냉각 가열 장치에 있어서,
    상기 순환 유체를 저류(貯留)하는 탱크;
    상기 순환 유체를 상기 탱크 및 상기 챔버 사이에서 순환시키는 펌프;
    상기 순환 유체와 냉각수 사이에서 열교환을 행하는 열교환기; 및
    상기 탱크 내의 상기 순환 유체를 가열하는 가열 수단;
    을 포함하고,
    상기 열교환기는, 상기 탱크 내의 순환 유체에 침지되는,
    순환 냉각 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탱크는, 바닥이 있는 상자형의 탱크 본체; 및 상기 탱크 본체의 상부를 덮는 커버체;를 구비하고,
    상기 열교환기 및 상기 가열 수단은, 상기 커버체에 장착되는, 순환 냉각 가열 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커버체에는, 상기 탱크 내의 순환 유체에 떠오르는 플로우트(float)를 가진 액면(液面) 센서가 장착되는, 순환 냉각 가열 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크에는, 상기 순환 유체로 채워져 있는 부분 이외의 공간에 의해 공기실이 형성되는 동시에, 상기 공기실과 상기 탱크의 외부를 연통시키는 브리더(breather)가 설치되는, 순환 냉각 가열 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환기에는, 상기 순환 유체를 유입(流入)시키는 유입로가 접속되고,
    상기 유입로에는, 상기 유입로를 흐르는 순환 유체를 상기 탱크 내로 피하게(release) 하는 릴리프(relief) 밸브가 설치되는, 순환 냉각 가열 장치.
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