KR20200129985A - 분리형 반도체 공정용 칠러 장치 - Google Patents

분리형 반도체 공정용 칠러 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분리형 반도체 공정용 칠러 장치에 관한 것으로서, 중간매체부를 공정 챔버부에 최대한 가깝게 배치하고, 냉동부를 공정 챔버부 또는 중간 매체부에 비해 위치 차가 나도록 배치하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치에 관한 것이다. 이를 위해 반도체 공정 장비가 배치된 공정 챔버부, 냉매의 순환라인 또는 냉매에 의해 열교환되는 2차 브라인 냉매의 순환라인에 접속되는 냉동부, 냉매의 순환라인 또는 2차 브라인 냉매의 순환라인에 의해 원하는 온도로 온도 조절된 중간매체를 공정 챔버부로 공급하도록 공정 챔버부에 인접하여 배치되는 중간 매체부, 냉매 또는 2차 브라인 냉매를 순환시키는 냉매 순환라인부, 및 중간매체를 순환시키는 중간매체 순환라인부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치가 개시된다.

Description

분리형 반도체 공정용 칠러 장치{Chiller apparatus for semiconductor process}
본 발명은 분리형 반도체 공정용 칠러 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중간매체부를 공정 챔버부에 최대한 가깝게 배치하고, 냉동부를 공정 챔버부 또는 중간 매체부에 비해 위치 차가 나도록 배치하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치에 관한 것이다.
선행특허문헌에는 냉매를 이용하여 2차 브라인 냉매를 냉각시켜 공정 챔버로 공급함으로써 냉각 대상체를 냉각시킬 수 있는 반도체 공정용 칠러 장치가 개시되어 있다. 하지만 선행특허문헌에 개시된 칠러 장치는 공정 챔버에 가깝게 2차 브라인 냉매 공급부를 배치한 것이 아니기 때문에 냉각 대상체의 온도 유지에 어려움이 있어 웨이퍼의 수율 향상을 기대하기 어렵다. 또한, 온도 편차가 크기 때문에 2차 브라인 냉매를 히팅시키는 브라인 히터를 상시적으로 가동시킴에 따른 전기의 소모가 매우 큰 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 10-0754842 대한민국 공개특허공보 10-2009-0054597 대한민국 등록특허공보 10-0890961 대한민국 등록특허공보 10-0986253 대한민국 등록특허공보 10-0884319 대한민국 등록특허공보 10-1123839 대한민국 등록특허공보 10-1752740 대한민국 등록특허공보 10-1837702 대한민국 등록특허공보 10-0738354 대한민국 등록특허공보 10-0869081
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 중간 매체부를 최대한 공정 챔버부에 가깝게 배치하고, 중간 매체부와 공정 챔버부에 비해 상대적으로 위치 차가 나도록 냉동부를 배치함으로써 냉각 대상체에 공급되는 중간 냉각 매체의 온도 편차를 최대한 낮추어 공정 수율을 향상시키는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 목적은, 반도체 공정 장비가 배치된 공정 챔버부, 냉매의 순환라인 또는 냉매에 의해 열교환되는 2차 브라인 냉매의 순환라인에 접속되는 냉동부, 냉매의 순환라인 또는 2차 브라인 냉매의 순환라인에 의해 원하는 온도로 온도 조절된 중간매체를 공정 챔버부로 공급하도록 공정 챔버부에 인접하여 배치되는 중간 매체부, 냉매 또는 2차 브라인 냉매를 순환시키는 냉매 순환라인부, 및 중간매체를 순환시키는 중간매체 순환라인부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 칠러 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 냉매 순환라인부는 냉동부와 중간 매체부가 서로 위치 차이가 일어나도록 배치 접속되며, 중간매체 순환라인부는 중간 매체부와 공정 챔버부가 서로 위치 차이가 일어나지 않으면서 서로 인접 배치되도록 접속된다.
또한, 제1 실시예로서,
냉동부는 별도의 냉각장치에서 공급된 냉매에 의해 2차 브라인 냉매의 순환라인을 통해 순환하는 2차 브라인 냉매를 열교환하는 열교환부, 순환하는 2차 브라인 냉매를 중간 매체부로부터 공급받는 2차 브라인 냉매 유입포트부와 일시 저장된 2차 브라인 냉매를 배출하는 2차 브라인 냉매 배출포트부를 구비하는 2차 브라인 냉매 탱크부, 및 2차 브라인 냉매 배출포트부에서 배출된 2차 브라인 냉매를 열교환부로 펌핑하는 2차 브라인 냉매 펌프부를 포함한다.
또한, 냉매 순환라인부는 별도의 냉각장치에서 공급된 냉매에 의해 열 교환되도록 2차 브라인 냉매를 내부적으로 순환시키는 2차 브라인 냉매의 내부 순환라인부, 및 열교환에 의해 냉각된 2차 브라인 냉매를 외부적으로 순환시켜 중간 매체부에 공급하는 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인부를 포함한다.
또한, 중간 매체부는 냉각된 2차 브라인 냉매와 공정 챔버부에서 배출되어 히팅된 중간매체를 서로 혼합한 혼합 중간매체를 저장하는 중간매체 혼합부, 혼합 중간매체의 온도를 조절하는 히터부, 및 온도 조절된 혼합 중간매체를 공정 챔버부로 공급하는 중간매체 순환용 펌프부를 포함하며, 온도 조절된 혼합 중간매체를 중간매체 순환라인부를 통해 공정 챔버부에 공급한다.
또한, 중간매체 혼합부는 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인부를 통해 냉각된 2차 브라인 냉매를 공급받는 2차 브라인 냉매 유입포트부, 히팅된 혼합 중간매체를 공정 챔버부로부터 회수하는 혼합 중간매체 회수포트부, 온도 조절된 혼합 중간매체를 중간매체 순환용 펌프부로 공급하는 혼합 중간매체 공급포트부, 및 혼합 중간매체를 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인부로 배출시키는 혼합 중간매체 배출포트부를 포함한다.
또한, 혼합 중간매체 배출포트부를 통해 배출되는 혼합 중간매체는 중간매체 혼합부와 2차 브라인 냉매 탱크부의 위치 차에 의해 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인부를 통해 2차 브라인 냉매 유입포트부로 유입된다.
또한, 2차 브라인 냉매의 내부 순환라인부는 혼합 중간매체 배출포트부에서 배출된 혼합 중간매체를 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인부로부터 공급받아 냉매의 열교환에 의해 냉각된 2차 브라인 냉매를 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인부로 공급한다.
또한, 중간매체 순환라인부의 공급라인에 설치되어 공정 챔버부에 공급되는 혼합 중간매체의 온도를 측정하는 제1 온도 측정부, 중간매체 순환라인부의 회수라인에 설치되어 히팅된 혼합 중간매체의 온도를 측정하는 제2 온도 측정부, 중간매체 혼합부에 설치되어 혼합된 중간매체의 온도를 측정하는 제3 온도 측정부, 및 상기, 제1,2,3 온도 측정부에서 측정한 제1,2,3 온도 데이터를 기초로 공정 챔버부에 공급되는 혼합 중간매체의 온도보다 중간매체 혼합부에 저장된 혼합 중간매체의 온도를 더 낮게 제어하는 제어부를 더 포함한다.
또한, 냉매가 순환하는 제1 폐순환 라인, 2차 브라인 냉매가 순환하는 제2 폐순환 라인, 중간매체가 순환하는 제3 폐순환 라인을 포함한다.
한편, 제2 실시예로서,
냉동부는 냉매를 공급하는 냉매 공급라인과 열 교환된 냉매를 회수하는 냉매 회수라인을 포함하는 냉매 순환라인으로 이루어지는 냉매 순환라인부에 접속되며,
중간 매체부는 냉매 공급라인으로부터 냉매를 공급받는 팽창 밸브부, 팽창 밸브부로부터 공급된 냉매에 의해 공정 챔버부로부터 회수된 중간매체를 열교환하는 열교환부, 열 교환된 중간매체를 열교환부로부터 공급받아 저장하는 중간매체 탱크부, 중간매체 탱크부에 저장된 중간매체를 원하는 온도로 온도 조절하는 히터부, 및 온도 조절된 중간매체를 공정 챔버부로 공급하는 중간매체 순환용 펌프부를 포함하며, 중간매체 탱크부에 저장된 온도 조절된 중간매체를 중간매체 순환라인부를 통해 공정 챔버부에 공급한다.
또한, 팽창 밸브부 및 열교환부에 의해 냉매 순환라인부와 중간매체 순환라인부를 서로 분리한다.
또한, 중간매체 순환라인부의 공급라인에 설치되어 공정 챔버부에 공급되는 중간매체의 온도를 측정하는 제1 온도 측정부, 중간매체 순환라인부의 회수라인에 설치되어 히팅된 중간매체의 온도를 측정하는 제2 온도 측정부, 및 상기, 제1,2 온도 측정부에서 측정한 제1,2 온도 데이터를 기초로 공정 챔버부에 공급되는 중간매체의 온도보다 중간매체 탱크부에 저장된 중간매체의 온도를 더 낮게 제어한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 중간 매체부의 중간 냉각 매체는 냉동부를 통해 냉각시키는 제1 폐순환라인을 구성하고, 공정 챔버부의 냉각 대상체는 중간 매체부의 중간 냉각 매체를 통해 냉각시키는 제2 폐순환라인을 구성함으로써(간접 냉각 방식) 근접 방식 및 간접 냉각 방식에 따른 빠른 온도 대응이 가능하고 온도를 일정하게 유지할 수 있어 웨이퍼의 수율 향상을 가져올 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 공정용 칠러 장치의 구성을 대략적으로 나타낸 도면이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 공정용 칠러 장치의 구성을 대략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 공정용 칠러 장치는 냉동부, 중간 매체부, 및 공정 챔버부를 포함할 수 있다. 여기서 냉동부는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 공정 챔버 라인의 1층에 마련되며, 중간 매체부와 공정 챔버부는 각각 공정 챔버 라인의 2층에 마련된다. 즉, 중간 매체부와 공정 챔버부는 동일 층에 마련되며(일예로서 서로 간에 위치 차이가 일어나지 않도록 배치), 냉동부는 중간 매체부 또는 공정 챔버부의 아래층에 마련되는 것이 바람직하다(일예로서 서로 간에 위치 차이가 일어나도록 배치). 또한, 중간매체부는 공정 챔버부와 가장 근접하는 인근 영역에 배치(근접 방식)되는 것이 바람직하다. 이와 같은 배치에 따라 중간 매체부의 중간 냉각 매체는 냉동부를 통해 냉각시키는 제1 순환라인을 구성하고, 공정 챔버부의 냉각 대상체는 중간 매체부의 중간 냉각 매체를 통해 냉각시키는 제2 순환라인을 구성함으로써(간접 냉각 방식) 근접 방식 및 간접 냉각 방식에 따른 빠른 온도 대응이 가능하고 온도를 일정하게 유지할 수 있어 웨이퍼의 수율 향상을 가져올 수 있는 장점이 있다. 이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 공정용 칠러 장치에 대해 자세히 설명하기로 한다.
(제1 실시예)
본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 공정용 칠러 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 위층에는 공정 챔버부(130)와 공정 챔버부(130)에 최대한 근접하게 배치되는 중간 매체부(120)가 위치한다. 아래층에는 중간 매체부의 중간 냉각 매체를 냉각시키는 냉동부(110)가 위치한다.
공정 챔버부(130)에는 냉각 대상체인 일예로서 정전척(132)이 배치되며, 정전척(132)에는 공정 대상체인 웨이퍼(131)가 놓이게 된다. 이때, 정전척(132)은 공정 진행에 따라 냉각이 필요하며 본 발명의 제1,2 실시예에서는 냉각 대상체인 정전척을 중간 매체부(120,220)를 통해 간접 냉각 방식으로 냉각시킨다. 공정 챔버부의 중간매체 유입포트부는 중간매체 순환용 펌프부(123)를 통해 온도 조절된 혼합 중간 냉각 매체를 유입 받는다. 공정 챔버부의 중간매체 회수포트부는 냉각 대상체(132)의 냉각에 따라 히팅된 혼합 중간 냉각 매체를 중간매체 혼합부(121)로 다시 배출시킨다.
도 1에 도시된 바와 같이 냉동부(110)는 2차 브라인 냉매 순환라인을 통해 중간 매체부의 중간 냉각 매체를 냉각시키며, 중간 매체부(120)는 중간매체 순환라인을 통해 정전척을 간접 냉각시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이 냉동부(110)는 열교환부(111), 2차 브라인 냉매 탱크부(112), 2차 브라인 냉매 펌프부(113), 및 내부 또는 외부에 포함되는 별도의 냉매 공급장치(140)를 구비할 수 있다. 별도의 냉매 공급장치(140)는 냉동 4 사이클을 이용하여 냉각된 냉매를 냉매 공급라인을 통해 열교환부(111)로 공급하고, 냉매 회수라인을 통해 히팅된 냉매를 회수한다. 냉매 공급장치(140)와 열교환기(111) 사이에는 냉매 공급라인과 냉매 순환라인으로 이루어진 냉매 순환라인부가 형성된다.
열교환부(111)는 냉매 순환라인부에서 공급되는 냉매를 2차 브라인 냉매와 열 교환시켜 2차 브라인 냉매를 냉각시킨다. 이 과정에서 히팅된 냉매는 다시 냉매 순환라인부를 통해 냉매 공급장치(140)로 회수되어 다시 냉각과정을 거쳐 재공급된다.
내부 순환 탱크부(112)는 중간매체 혼합부(121)에서 배출된 중간 냉각 매체를 저장한다. 유입포트부는 중간매체 혼합부(121)에서 배출된 중간 냉각매체를 유입 받으며, 출력포트부는 저장된 중간 냉각 매체를 내부 순환 펌프부(113)로 배출한다. 배출된 중간 냉각 매체는 내부 순환라인을 따라 열교환부(111)로 공급되고, 열교환부(111)에서 냉매에 의해 냉각되어 다시 중간매체 혼합부(121)로 공급된다.
이때, 본 발명에서 내부 순환라인을 통해 내부 순환 탱크부(112), 내부 순환 펌프부(113) 및 열교환부(111)로 순차적으로 공급되는 중간 냉각 매체는 2차 브라인 냉매일 수 있다. 즉, 2차 브라인 냉매는 냉매 공급장치(140)에 의해 공급된 냉매에 의해 열교환부(111)에서 열 교환되는 2차적 냉매이다. 일반적으로 냉매는 증발 또는 응축의 상변화 과정을 통해 열을 흡수 또는 방출하는 것으로서 일예로서 공기, 헬륨, 수도 등이 냉매로서 사용될 수 있다. 한편, 2차적 냉매는 상변화 없이 단상상태에서 감열 열전달을 통해 열을 교환하는 냉매로서 브라인(일예로서 FC3283) 또는 부동액 등이 냉매로서 사용될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 브라인에 한정되지 않고 2차적 냉매이면 모두 사용할 수 있다.
냉동부(110)의 2차 브라인 냉매의 내부 순환라인을 따라 흐르는 2차 브라인 냉매는 열교환부(111)에서 냉매에 의해 열 교환되어 원하는 온도로 냉각된다. 냉각된 2차 브라인 냉매는 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인을 통해 중간매체 혼합부(121)로 공급된다. 즉, 2차 브라인 냉매의 외부 공급라인(31a)을 통해 냉각된 2차 브라인 냉매가 중간매체 혼합부(121)로 공급된다. 중간매체 혼합부(121)에서 혼합된 중간 냉각 매체는 다시 2차 브라인 냉매의 외부 배출라인(31b)을 통해 다시 내부 순환 탱크부(112)로 배출된다.
중간 매체부(120)는 중간매체 혼합부(121), 히터부(122), 및 중간매체 순환용 펌프부(123)를 포함한다. 중간매체 혼합부의 2차 브라인 냉매 유입포트부는 냉각된 2차 브라인 냉매를 외부 공급라인(31a)을 통해 유입 받는다. 중간매체 혼합부의 중간매체 회수포트부는 냉각 대상체(132)의 냉각에 의해 히팅된 중간 냉각 매체를 유입 받는다. 냉각된 2차 브라인 냉매와 히팅된 중간 냉각 매체가 중간매체 혼합부(121)에서 서로 혼합되어 혼합 중간 냉각 매체를 생성한다. 중간매체 혼합부의 중간매체 배출포트부는 혼합된 중간 냉각 매체를 외부 배출라인(31b)을 통해 내부 순환 탱크부(112)로 배출한다. 중간매체 혼합부의 중간매체 공급포트부는 히터에 의해 온도 조절된 혼합 중간 냉각 매체를 중간매체 순환용 펌프부(123)로 공급하여 혼합 중간 냉각 매체의 순환라인을 통해 냉각 대상체(132)를 냉각하도록 한다.
혼합 중간 냉각 매체의 순환라인은 폐순환 라인으로서, 중간매체 혼합부(121), 중간매체 순환용 펌프부(123), 및 냉각 대상체(132)로 순차적으로 온도 조절된 혼합 중간 냉각 매체가 공급되어 공급 라인(32a)을 형성하면서 냉각 대상체(132)를 냉각시키고, 다시 냉각 대상체(132) 및 중간매체 혼합부(121)로 순차적으로 히팅된 혼합 중간 냉각 매체가 회수되어 회수 라인(32b)을 형성한다.
히터부(122)는 중간매체 혼합부(121)의 내부 또는 외부에 배치되어 혼합된 중간 냉각 매체를 원하는 온도로 온도 조절한다. 이때, 온도 조절된 혼합 중간 냉각 매체의 온도는 냉각 대상체(132)에 공급하는 온도보다 낮게 유지하면서 온도차를 최소로 유지시켜 전기 소모를 최소화시키는 것이 바람직하다. 따라서, 히터부(122)는 중간매체 공급라인(32a) 상에 배치되는 것이 바람직하고, 냉각 대상체(132)에 공급하는 온도보다 낮게 설정된 혼합 중간 냉각 매체를 최종적으로 히터부(122)에 의해 온도를 조절하여 냉각 대상체(132)에 공급하는 것이 바람직하다. 중간매체 혼합부(121)에 저장되는 혼합된 중간 냉각 매체의 온도는 상술한 2차 브라인 냉매의 냉각 온도를 냉매에 의해 조절함으로써 결정될 수 있다.
한편, 제1 온도 측정부(11)는 중간매체 순환라인부의 공급라인(32a) 상에 설치되어 냉각 대상체(132)에 공급되는 혼합 중간 냉각 매체의 온도를 측정한다. 또한, 제2 온도 측정부는 중간매체 순환라인부의 회수라인(32b) 상에 설치되어 냉각 대상체(132)의 냉각에 따라 히팅된 혼합 중간 냉각 매체의 온도를 측정한다. 또한, 제3 온도 측정부는 중간매체 혼합부(121)에 설치되어 혼합된 중간 냉각 매체의 온도를 측정한다.
제어부(도면 미도시)는 제1,2,3 온도 측정부에서 측정한 제1,2,3 온도 데이터를 기초로 냉각 대상체(132)에 공급되는 혼합된 중간 냉각 매체의 온도보다 중간매체 혼합부(121)에 저장된 혼합 중간 냉각 매체의 온도를 더 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 제어부는 더 낮게 온도 설정된 혼합 중간 냉각 매체를 히터부(122)를 통해 온도 제어하여 최종적으로 냉각 대상체(132)에 공급한다.
상술한 2차 브라인 냉매의 내부 순환라인과 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인은 2차 브라인 폐순환 라인을 형성한다. 2차 브라인 폐순환 라인은 냉매에 의해 2차 브라인 냉매를 냉각시킨다. 중간매체의 폐순환 라인은 혼합된 중간 냉각 매체를 냉각 대상체(132)로 공급하고 히팅된 중간 냉각 매체를 회수시킨다.
본 발명의 제1 실시예에서는 냉매가 순환하는 제1 폐순환 라인, 2차 브라인 냉매가 순환하는 제2 폐순환 라인, 중간매체가 순환하는 제3 폐순환 라인을 포함한다.
(제2 실시예)
본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 공정용 칠러 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 위층에는 공정 챔버부(130)와 공정 챔버부(230)에 최대한 근접하게 배치되는 중간 매체부(220)가 위치한다. 아래층에는 중간 매체부의 중간 냉각 매체(2차 브라인 냉매)를 냉각시키는 냉동부(210)가 위치한다.
공정 챔버부(230)에는 냉각 대상체인 일예로서 정전척(232)이 배치되며, 정전척(232)에는 공정 대상체인 웨이퍼(231)가 놓이게 된다. 이때, 정전척(232)은 공정 진행에 따라 냉각이 필요하며 본 발명의 제1,2 실시예에서는 냉각 대상체인 정전척을 중간 매체부(120,220)를 통해 간접 냉각 방식으로 냉각시킨다. 공정 챔버부 또는 냉각 대상체(232)의 중간매체 유입포트부는 중간매체 순환용 펌프부(223)를 통해 온도 조절된 2차 브라인 냉매를 유입 받는다. 공정 챔버부의 중간매체 배출포트부는 냉각 대상체(232)의 냉각에 따라 히팅된 2차 브라인 냉매를 열교환부(225)로 배출한다.
도 3에 도시된 바와 같이 냉동부(210)는 냉매 순환라인(냉매관 또는 가스관)을 통해 중간 매체부의 중간 냉각 매체(2차 브라인 냉매)를 냉각시키며, 중간 매체부(220)는 중간매체 순환라인을 통해 정전척을 간접 냉각시킨다.
도 4에 도시된 바와 같이 냉동부(210)는 냉각된 냉매를 냉매 공급라인(41a)을 통해 후술하는 팽창 밸브부(224)로 공급하고, 열교환부(225)의 열교환에 의해 히팅된 냉매를 냉매 회수라인(41b)을 통해 회수한다. 냉매 순환 라인은 냉매 공급라인(41a)과 냉매 회수라인(41b)을 포함한다. 냉동부(210)는 냉매 공급포트부를 통해 냉각된 냉매를 냉매 공급라인(41a)으로 공급하고, 냉매 회수포트부를 통해 히팅된 냉매를 회수한다.
중간 매체부(220)는 중간매체 탱크부(221), 히터부(222), 중간매체 순환용 펌프부(223), 팽창 밸브부(224), 및 열교환부(225)를 포함한다.
팽창 밸브부(224)는 냉매 공급라인(41a)으로부터 냉각된 냉매를 공급받으며, 다시 냉매를 열교환부(225)로 공급한다. 열교환부(225)는 냉매와 온도가 올라간 회수된 2차 브라인 냉매를 열교환시킴으로써 2차 브라인 냉매를 다시 냉각시켜 중간매체 탱크부(221)로 공급한다. 이때, 2차 브라인 냉매를 중간 냉각 매체라 한다.
중간매체 탱크부(221)는 열교환부(225)에 의해 다시 냉각된 2차 브라인 냉매를 중간매체 유입포트부를 통해 공급받아 저장한다. 중간매체 탱크부의 중간매체 공급포트부는 열 교환된 2차 브라인 냉매를 중간매체 순환용 펌프부(223)로 공급한다. 중간매체 순환용 펌프부(223)는 중간매체 공급라인(42a)을 통해 2차 브라인 냉매를 냉각 대상체(232)로 공급한다. 냉각 대상체(232)의 냉각에 따라 히팅된 2차 브라인 냉매가 중간매체 회수라인(42b)을 통해 열교환부(225)로 회수되고, 열교환부(225)에 의해 다시 냉각되어 중간매체 탱크부(221)로 공급된다.
순차적으로 중간매체 탱크부(221), 중간매체 순환용 펌프부(223) 및 냉각 대상체(232)로 온도 조절된 2차 브라인 냉매가 공급되어 제1 중간매체 공급라인(42a)을 형성하면서 냉각 대상체(232)를 냉각시키고, 순차적으로 냉각 대상체(232) 및 열교환부(225)로 히팅된 2차 브라인 냉매가 회수되어 중간매체 회수라인(42b)을 형성하고, 순차적으로 열교환부(225) 및 중간매체 탱크부(221)로 냉각된 2차 브라인 냉매가 공급되는 제2 중간매체 공급라인(42c)을 형성한다.
중간매체 혼합부(121), 중간매체 순환용 펌프부(123), 및 냉각 대상체(132)로 순차적으로 온도 조절된 혼합 중간 냉각 매체가 공급되어 공급 라인(32a)을 형성하면서 냉각 대상체(132)를 냉각시키고, 다시 냉각 대상체(132) 및 중간매체 혼합부(121)로 순차적으로 히팅된 혼합 중간 냉각 매체가 회수되어 회수 라인(32b)을 형성한다.
2차 브라인 냉매 순환라인은 폐순환 라인으로서 제1 중간매체 공급라인(42a), 중간매체 회수라인(42b), 및 제2 중각매체 공급라인(42c)을 포함한다.
히터부(222)는 중간매체 탱크부(221)의 내부 또는 외부에 배치되어 2차 브라인 냉매를 원하는 온도로 온도 조절한다. 이때, 온도 조절된 2차 브라인 냉매의 온도는 냉각 대상체(232)에 공급하는 온도보다 낮게 유지하면서 온도차를 최소로 유지시켜 전기 소모를 최소화시키는 것이 바람직하다. 따라서, 히터부(222)는 제1 중간매체 공급라인(42a) 상에 배치되는 것이 바람직하고, 냉각 대상체(232)에 공급하는 온도보다 낮게 설정된 2차 브라인 냉매를 최종적으로 히터부(222)에 의해 온도를 조절하여 냉각 대상체(232)로 공급하는 것이 바람직하다. 중간매체 탱크부(221)에 저장되는 2차 브라인 냉매의 온도는 상술한 냉매 순환 라인의 냉매 냉각 온도를 조절함으로써 결정될 수 있다.
한편, 제1 온도 측정부(21)는 제1 중간매체 공급라인(42a) 상에 설치되어 냉각 대상체(232)에 공급되는 2차 브라인 냉매의 온도를 측정한다. 또한, 제2 온도 측정부는 중간매체 회수라인(42b) 상에 설치되어 냉각 대상체(232)의 냉각에 따라 히팅된 2차 브라인 냉매의 온도를 측정한다.
제어부(도면 미도시)는 제1,2 온도 측정부에서 측정한 제1,2 온도 데이터를 기초로 냉각 대상체(232)에 공급되는 2차 브라인 냉매의 온도보다 중간매체 탱크부(221)에 저장된 2차 브라인 냉매의 온도를 더 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 제어부는 더 낮게 온도 설정된 2차 브라인 냉매를 히터부(222)를 통해 온도 제어하여 최종적으로 냉각 대상체(232)에 공급한다.
상술한 팽창 밸브부(224) 및 열교환부(225)에 의해 냉매 순환라인부와 중간매체 순환라인부를 서로 분리할 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다. 또한, 상술한 본 발명의 구성요소는 본 발명의 설명의 편의를 위하여 설명하였을 뿐 여기에서 설명되지 아니한 구성요소가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 추가될 수 있다.
상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
11 : 제1 온도센서
12 : 제2 온도센서
13 : 제3 온도센서
21 : 제1 온도센서
22 : 제2 온도센서
31a : 2차 브라인 냉매의 외부 공급라인
31b 2차 브라인 냉매의 외부 배출라인
32a : 중간매체 공급라인
32b : 중간매체 회수라인
41a : 냉매 공급라인
41b : 냉매 회수라인
42a : 온도조절된 중간매체 공급라인(또는 제1 중간매체 공급라인)
42b : 중간매체 회수라인
42c : 냉각된 중간매체 공급라인(또는 제2 중간매체 공급라인)
110 : 냉동부
111 : 열교환부
112 : 2차 브라인 냉매 탱크부(또는 내부 순환 탱크부)
113 : 2차 브라인 냉매 펌프부(또는 내부 순환 펌프부)
120 : 중간 매체부
121 : 중간매체 혼합부
122 : 히터부
123 : 중간매체 순환용 펌프부
130 : 공정 챔버부
131 : 웨이퍼
132 : 냉각 대상체(또는 정전척)
140 : 냉매 공급장치
210 : 냉동부
220 : 중간 매체부
221 : 중간매체 탱크부
222 : 히터부
223 : 중간매체 순환용 펌프부
224 : 팽창 밸브부
225 : 열교환부
230 : 공정 챔버부
231 : 웨이퍼
232 : 냉각 대상체(또는 정전척)

Claims (13)

  1. 반도체 공정 장비가 배치된 공정 챔버부,
    냉매의 순환라인 또는 냉매에 의해 열교환되는 2차 브라인 냉매의 순환라인에 접속되는 냉동부,
    상기 냉매의 순환라인 또는 2차 브라인 냉매의 순환라인에 의해 원하는 온도로 온도 조절된 중간매체를 상기 공정 챔버부로 공급하도록 상기 공정 챔버부에 인접하여 배치되는 중간 매체부,
    상기 냉매 또는 2차 브라인 냉매를 순환시키는 냉매 순환라인부, 및
    상기 중간매체를 순환시키는 중간매체 순환라인부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매 순환라인부는 상기 냉동부와 중간 매체부가 서로 위치 차이가 일어나도록 배치 접속되며,
    상기 중간매체 순환라인부는 상기 중간 매체부와 공정 챔버부가 서로 위치 차이가 일어나지 않으면서 서로 인접 배치되도록 접속되는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉동부는,
    별도의 냉각장치에서 공급된 냉매에 의해 상기 2차 브라인 냉매의 순환라인을 통해 순환하는 2차 브라인 냉매를 열교환하는 열교환부,
    상기 순환하는 2차 브라인 냉매를 상기 중간 매체부로부터 공급받는 2차 브라인 냉매 유입포트부와 일시 저장된 상기 2차 브라인 냉매를 배출하는 2차 브라인 냉매 배출포트부를 구비하는 2차 브라인 냉매 탱크부, 및
    상기 2차 브라인 냉매 배출포트부에서 배출된 상기 2차 브라인 냉매를 상기 열교환부로 펌핑하는 2차 브라인 냉매 펌프부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉매 순환라인부는,
    별도의 냉각장치에서 공급된 냉매에 의해 열 교환되도록 상기 2차 브라인 냉매를 내부적으로 순환시키는 2차 브라인 냉매의 내부 순환라인부, 및
    상기 열교환에 의해 냉각된 2차 브라인 냉매를 외부적으로 순환시켜 상기 중간 매체부에 공급하는 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중간 매체부는,
    상기 냉각된 2차 브라인 냉매와 상기 공정 챔버부에서 배출되어 히팅된 중간매체를 서로 혼합한 혼합 중간매체를 저장하는 중간매체 혼합부,
    상기 혼합 중간매체의 온도를 조절하는 히터부, 및
    온도 조절된 혼합 중간매체를 상기 공정 챔버부로 공급하는 중간매체 순환용 펌프부를 포함하며,
    온도 조절된 혼합 중간매체를 상기 중간매체 순환라인부를 통해 상기 공정 챔버부에 공급하는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 중간매체 혼합부는,
    상기 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인부를 통해 냉각된 2차 브라인 냉매를 공급받는 2차 브라인 냉매 유입포트부,
    히팅된 혼합 중간매체를 상기 공정 챔버부로부터 회수하는 혼합 중간매체 회수포트부,
    온도 조절된 혼합 중간매체를 상기 중간매체 순환용 펌프부로 공급하는 혼합 중간매체 공급포트부, 및
    상기 혼합 중간매체를 상기 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인부로 배출시키는 혼합 중간매체 배출포트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 혼합 중간매체 배출포트부를 통해 배출되는 혼합 중간매체는 상기 중간매체 혼합부와 상기 2차 브라인 냉매 탱크부의 위치 차에 의해 상기 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인부를 통해 상기 2차 브라인 냉매 유입포트부로 유입되는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 2차 브라인 냉매의 내부 순환라인부는,
    상기 혼합 중간매체 배출포트부에서 배출된 상기 혼합 중간매체를 상기 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인부로부터 공급받아 냉매의 열교환에 의해 상기 냉각된 2차 브라인 냉매를 상기 2차 브라인 냉매의 외부 순환라인부로 공급하는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 중간매체 순환라인부의 공급라인에 설치되어 상기 공정 챔버부에 공급되는 혼합 중간매체의 온도를 측정하는 제1 온도 측정부,
    상기 중간매체 순환라인부의 회수라인에 설치되어 상기 히팅된 혼합 중간매체의 온도를 측정하는 제2 온도 측정부,
    상기 중간매체 혼합부에 설치되어 상기 혼합된 중간매체의 온도를 측정하는 제3 온도 측정부, 및
    상기, 제1,2,3 온도 측정부에서 측정한 제1,2,3 온도 데이터를 기초로 상기 공정 챔버부에 공급되는 혼합 중간매체의 온도보다 상기 중간매체 혼합부에 저장된 혼합 중간매체의 온도를 더 낮게 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉매가 순환하는 제1 폐순환 라인, 상기 2차 브라인 냉매가 순환하는 제2 폐순환 라인, 상기 중간매체가 순환하는 제3 폐순환 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉동부는,
    상기 냉매를 공급하는 냉매 공급라인과 열 교환된 냉매를 회수하는 냉매 회수라인을 포함하는 냉매 순환라인으로 이루어지는 상기 냉매 순환라인부에 접속되며,
    상기 중간 매체부는,
    상기 냉매 공급라인으로부터 냉매를 공급받는 팽창 밸브부,
    상기 팽창 밸브부로부터 공급된 냉매에 의해 상기 공정 챔버부로부터 회수된 중간매체를 열교환하는 열교환부,
    열 교환된 중간매체를 상기 열교환부로부터 공급받아 저장하는 중간매체 탱크부,
    상기 중간매체 탱크부에 저장된 중간매체를 원하는 온도로 온도 조절하는 히터부, 및
    온도 조절된 중간매체를 상기 공정 챔버부로 공급하는 중간매체 순환용 펌프부를 포함하며,
    상기 중간매체 탱크부에 저장된 온도 조절된 중간매체를 상기 중간매체 순환라인부를 통해 상기 공정 챔버부에 공급하는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 팽창 밸브부 및 열교환부에 의해 상기 냉매 순환라인부와 상기 중간매체 순환라인부를 서로 분리하는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 중간매체 순환라인부의 공급라인에 설치되어 상기 공정 챔버부에 공급되는 중간매체의 온도를 측정하는 제1 온도 측정부,
    상기 중간매체 순환라인부의 회수라인에 설치되어 상기 히팅된 중간매체의 온도를 측정하는 제2 온도 측정부, 및
    상기, 제1,2 온도 측정부에서 측정한 제1,2 온도 데이터를 기초로 상기 공정 챔버부에 공급되는 중간매체의 온도보다 상기 중간매체 탱크부에 저장된 중간매체의 온도를 더 낮게 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 반도체 공정용 칠러 장치.
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