KR20210106723A - 반도체 공정용 칠러 장치 - Google Patents

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Abstract

단일 냉동으로 저온 영역을 확장할 수 있는 칠러 장치가 개시된다. 증기주입 열교환기는 응축기로부터 주 라인이 입출력되고, 주 라인의 출력단에서 분기된 제1분기 라인이 입출력되어 증기주입 열교환기 내에서 주 라인과 제1분기 라인이 열교환하고, 제1분기 라인의 입력단에 제2팽창밸브가 설치되고, 제1분기 라인의 출력단에 솔레노이드 밸브가 설치된다.

Description

반도체 공정용 칠러 장치{Chiller apparatus for semiconductor process}
본 발명은 반도체 공정용 칠러 장치에 관한 것으로, 특히 단일 냉동으로 저온 영역을 확장할 수 있는 기술에 관련한다.
또한, 본 발명은 채널별 탱크의 레벨 밸런싱 제어 시에도 온도 제어의 영향을 최소화할 수 있는 기술에 관련한다.
반도체 시장의 3D 메모리 관련 기술개발이 활발히 이뤄지고 있다. 3D 메모리 기술은 기존 2D 반도체 제조에서 미세 공정기술로는 한계를 느껴 반도체 소자를 수직으로 여러 층의 소자를 적층하는 방법이다.
이러한 3D 메모리 공정은 대용량, 고속 처리가 요구되는 4차 산업시대의 꼭 필요한 기술로 시장 규모가 급격히 성장하고 있다. 3D 메모리 공정을 수행함에 있어 높은 생산성과 효율성을 확보하기 위해서는 기존 공정보다 폭 넓은 온도 범위와 빠른 응답성을 요구하고 있다.
이러한 공정이 이루어지는 챔버의 내부 온도와 웨이퍼 표면의 온도를 제어 하는 정전 척(ESC CHUCK)의 정밀 온도제어를 유지시켜 주는 장치가 반도체용 칠러 장치이다.
예를 들어, 본 출원인에 의한 국내 등록특허 제2070455호에 "반도체 공정용 칠러 장치 및 그 온도제어 방법"이 개시되어 있다.
그러나 이러한 기술에도 저온 영역이 통상 -20℃로 이를 더 낮은 온도, 가령 -45℃로 확장하는 문제는 여전히 해결되고 있지 않다. 이와 함께, 증발기 내에서 유속이 저하하여 오일 흡착이 발생하여 효율이 저하하는 문제가 있다.
한편, 기존의 공정 온도범위, 가령 -20℃ ~ 90℃에서 필요한 설정값에 따라 시스템의 온도를 올리고 내리는데 많은 시간을 소비하는 공정을 개선하고자 핫 존(hot zone)과 콜드 존(cold zone)의 두 채널을 가지고 믹싱 또는 스위칭하여 빠른 온도 대응을 진행하고자 하는 공정이 최근에 늘어나고 있다.
그런데 믹싱 또는 스위칭 공정을 진행함에 있어 두 개의 온도 영역이 섞이며 온도가 헌팅하는 부분이 문제가 되고 있고, 믹싱 또는 스위칭 공정시 발생하는 탱크 간 냉매의 쏠림, 즉 냉매 유량의 불균형으로 인해 칠러 장치의 온도 제어성에 악영향을 미친다.
따라서, 본 발명의 목적은 공정 온도 변화에 빠르게 대응할 수 있는 칠러 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단일 냉매와 단일 냉동사이클에 의해 저온 영역을 확장할 수 있는 칠러 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저온 영역에서의 유속 저하를 미연에 방지하여 증발기 내 오일 흡착으로 인한 효율 저하를 방지할 수 있는 칠러 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 채널별 탱크의 레벨 밸런싱 제어 시에도 온도 제어의 영향을 최소화할 수 있는 칠러 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 순간 가열에 의해 온도 응답성을 향상시킬 수 있는 칠러 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 냉매 경로 상에 압축기, 응축기, 증기주입 열교환기 모듈, 제1팽창밸브, 및 증발기가 순차 배치되어 냉매가 반복되는 순환되는 냉매사이클을 구비하며, 상기 증기주입 열교환기 모듈은 증기주입 열교환기와 제2팽창밸브로 구성되고, 상기 증기주입 열교환기는 상기 응축기로부터 주 라인이 입출력되고, 상기 주 라인의 출력단에서 분기된 제1분기 라인이 입출력되어 상기 증기주입 열교환기 내에서 상기 주 라인과 상기 제1분기 라인이 열교환하고, 상기 제1분기 라인의 입력단에 상기 제2팽창밸브가 설치되고, 상기 제1분기 라인의 출력단에 솔레노이드 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 칠러 장치에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 주 라인에 설치되는 제1팽창밸브와 상기 압축기 후단에서 상기 제1팽창밸브의 후단을 연결하는 제2분기 라인에 설치되는 제1핫가스 바이패스 밸브로 구성되는 오일 흡착 방지모듈을 더 구비할 수 있다.
바람직하게, 상기 제2분기 라인과 상기 증발기 후단의 주 라인을 연결하는 제3분기 라인에 과열도 제어용 핫가스 바이패스 밸브가 설치된다.
바람직하게, 상기 응축기로 공급되는 냉각수(PCW)의 유량은 냉각수 라인에 설치된 유량 자동 제어밸브를 적용하여 온도 및 부하에 맞추어 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 냉동사이클과 공정 챔버 사이에 설치되는 온도제어모듈을 더 구비하고, 상기 온도제어모듈은, 상기 공정챔버에 연결되는 핫 존(hot zone)과 콜드 존(cold zone)의 두 채널에 대응하여 구성되고, 상기 콜드 존에 연결되는 제1채널에서, 회수라인부터 공급라인까지 탱크, 순환펌프, 상기 증발기, 및 라인 히터가 순차 배치되어 설치되고, 상기 핫존에 연결되는 제2채널에서, 회수라인에서 공급라인까지 탱크, 순환펌프, 상기 냉각수 열교환기, 및 라인 히터가 순차 배치되어 설치되며, 각 채널을 흐르는 냉매는, 상기 증발기와 상기 냉각수 열교환기에서 냉각 제어되고 상기 제1 및 제2채널의 라인 히터에서 가열 제어된다.
바람직하게, 각 채널의 라인 히터의 후단에 각 채널의 회수라인에 더 연결되는 3방밸브가 설치되어 각 채널의 공급라인의 유량을 조절할 수 있다.
바람직하게, 상기 콜드 존과 상기 핫존은, 3방밸브의 궤도 조절을 통한 믹싱(mixing) 제어 또는 양방향 솔레노이드 밸브의 온/오프 제어에 의한 스위칭(switching) 제어가 수행된다.
본 발명에 의하면, 응축기로부터의 중온 고압의 냉매액을 증기주입 열교환기를 통하여 추가 냉각하여 온도를 더 낮추어 증발기로 보내지므로 냉각 효과가 증대하여 단일 사이클과 단일 냉매로 최대 운전 범위를, 가령 -45℃까지 확대할 수 있다.
또한, 응축기로부터의 중온 고압의 냉매액이 저온 냉매가스로 상변환하여 압축기의 인젝션 포트(injection port)에 주입됨으로써 액상태인 냉매가 압축기에 유입되지 않도록 하여 압축기의 소손을 방지한다.
또한, 각 채널에서 탱크 후단에서 순환 과정 중 온도를 제어하기 때문에 탱크 간 밸런싱 제어 시에도 온도 제어의 영향을 최소화할 수 있고 제어 응답성이 향상된다.
그 결과, 순환 과정 중 냉매의 온도 제어, 즉 냉각 제어와 가열 제어를 통해 칠러 장치내 핫존과 콜드 존은 항상 일정한 온도 유지가 가능하며 외부에서의 유량 분배 문제가 발생하여 칠러 장치의 탱크간 레벨 밸런싱 제어시에도 온도제어에 영향을 미치지 않는다.
또한, 탱크 내에서 히터 가열을 수행하지 않고 순환 과정에서 배관내 라인 히터를 적용함으로써 더 작은 체적을 순간 가열할 수 있어 온도 응답성 또한 우수하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 칠러 장치의 계통도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 A로 나타낸 증기주입 열교환기 모듈을 확대하여 보여준다.
도 3은 도 1의 B로 나타낸 오일 흡착 방지모듈을 확대하여 보여준다.
도 4는 온도제어모듈의 구성을 보여준다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 칠러 장치의 냉각 계통도를 나타낸다.
칠러 장치는 냉동사이클(100)과 온도제어모듈(200)로 구성되어 공정 챔버(미도시)에 온도 제어된 일정 유량의 냉매를 공급한다.
후술하는 것처럼, 온도제어모듈(200)은 공정 챔버의 정전 척에 연결되는 핫 존(hot zone)과 콜드 존(cold zone)의 두 채널에 대응하여 구성되고, 각 채널은 3방밸브의 궤도 조절을 통한 믹싱 제어 또는 양방향 솔레노이드 밸브의 온/오프 제어에 의한 스위칭 제어가 적용된다.
<냉동사이클(100)>
냉동사이클(100)은, 냉매 경로 상에 압축기(110), 응축기(130), 증기주입 열교환기(140), 팽창밸브(152), 및 증발기(160)가 순차 배치되어 구성된다.
따라서, 냉매 흐름은 압축기(110) → 응축기(130) → 증기주입 열교환기(140) → 팽창밸브(152) → 증발기(160) → 압축기(110) 순으로 반복 순환된다.
압축기(110)와 응축기(130) 사이에는 압축기(110)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스와 오일이 혼합물을 냉매가스와 오일로 분리하는 유분리기(120)가 설치되어 오일은 압축기(110)로 냉매가스는 응축기(130)로 보내진다.
도 2는 도 1의 A로 나타낸 증기주입 열교환기 모듈을 확대하여 보여준다.
증기주입(Vapor Injection) 열교환기 모듈은 증기주입 열교환기(140)와 전자 팽창밸브(142)로 구성되는데, 증기주입 열교환기(140)의 2쌍의 입출력포트(140a, 140b)를 구비하여 한 쌍의 입출력포트(140a)를 통하여 주 라인(10)이 연결되고, 다른 쌍의 입출력포트(140b)를 통하여 분기 라인(12)이 연결되어 열교환기(140) 내에서 주 라인(10)을 흐르는 냉매와 분기 라인(12)을 흐르는 냉매 사이에 열교환이 이루어진다.
분기 라인(12)은 입력단은 주 라인(10)의 출력단에서 분기되고 전자팽창밸브(142)가 설치되며, 분기 라인(12)의 출력단에는 솔레노이드 밸브(144)가 설치될 수 있다.
증기주입 열교환기 모듈의 동작을 설명하면, 압축기(110) 후단에 설치된 온도센서를 제어하여 압축기(110)로부터 배출되는 냉매가스를 관리하는데, 온도센서로부터 감지된 온도가 설정 온도보다 높게 되면 제어부(미도시)에 의해 솔레노이드 밸브(144)가 열리고 전자팽창밸브(142)가 작동한다.
그 결과, 응축기(130)로부터 배출된 중온 고압의 냉매액이 증기주입 열교환기(140)를 통과하는 과정에서 주 라인(10)의 출력단에서 분기된 분기 라인(12)으로 바이패스되고 전자팽창밸브(142)에서 팽창되어 저온 냉매액으로 되어 증기주입 열교환기(140)로 유입된다.
분기 라인(12)을 흐르는 저온 냉매액은 증기주입 열교환기(140) 내에서 주 라인(10)으로 흐르는 중온 고압의 냉매액과 열교환하여 저온 냉매가스로 상변환하여 솔레노이드 밸브(144)를 통하여 배출됨과 동시에, 주 라인(10)으로 흐르는 중온 고압의 냉매액은 추가 냉각(sub cooling)되어 온도가 더 낮아진다.
따라서, 이러한 구성에 의하면, 중온 고압의 냉매액이 저온 냉매가스로 상변환하여 압축기(110)의 인젝션 포트(injection port)에 주입됨으로써 액상태인 냉매가 압축기에 유입되지 않도록 한다.
그 결과, 압축기 효율을 향상시키고 응축기측 냉매 유량을 증가시킴으로써 응축기 용량을 증가시키고 응축기 토출 측 냉매의 과냉도를 더욱 확보하여 냉방용량도 증가시킬 수 있다.
또한, 최적의 과냉도와 과열도를 제어함으로써 적용 냉매가 최적의 성능을 발휘하도록 할 수 있다.
또한, 추가 냉각으로 온도를 더 낮춘 냉매액이 증발기(160)로 보내지므로 냉각 효과가 증대하여 단일 사이클과 단일 냉매로 최대 운전 범위를, 가령 -45℃까지 확대할 수 있다.
이 실시 예에서, 압축기(110)로는 인젝션 포트를 구비한 스크롤(scroll) 압축기가 사용되는 것으로 설명하고 있지만, 분기 라인(12)을 주 라인(10)에 연결함으로써 일반 압축기를 사용할 수 있다.
도 3은 도 1의 B로 나타낸 오일 흡착 방지모듈을 확대하여 보여준다.
오일 흡착 방지모듈은, 주 라인(10)에 설치되는 전자팽창밸브(152)와 압축기(110) 후단에서 전자팽창밸브(152)의 후단을 연결하는 분기 라인(11)에 설치되는 핫가스 바이패스 밸브(154)로 구성되어 전자팽창밸브(152)와 핫가스 바이패스 밸브(154)는 병렬 배치된다.
이러한 구성에 의하면, 반도체 공정의 순간 부하에 따른 빠른 온도 응답성을 위해 냉매의 유량을 실시간으로 빠르게 변동시키는 전자팽창밸브(152)와 핫가스 바이패스 밸브(154)의 반비례 제어를 통해 저온 영역에서의 유속 저하를 미연에 방지하여 증발기(160) 내 오일 흡착으로 인한 효율 저하를 방지할 수 있다.
또한, 부하 운전 및 운전 온도 변화에도 항상 최적의 냉매 순환량을 구현함으로써 냉동시스템 안정화 및 COP 향상에 기여할 수 있다.
한편, 분기 라인(11)과 증발기(160) 후단의 주 라인(10)을 연결하는 분기 라인(13)는 압축기 보호 및 시스템 안정화를 위한 과열도 제어용 핫가스 바이패스 밸브(150)가 설치된다.
통상, 과열도 제어는 증발기(160)의 입출구 온도를 기준으로 팽창밸브(152)로 제어를 하지만 본 발명에서는 팽창밸브(152)와 증발기(160)는 시스템의 최대 냉동 능력을 확보하고 이후 증발기(160)의 출구단에서 핫가스 바이패스 밸브(150)를 이용하여 최적의 과열도 제어를 함으로써 냉동기 최대의 성능을 확보할 수 있다.
과열도 제어를 구체적으로 설명하면, 반도체 공정 특성 상 급변하는 부하 변동이 있을 경우 증발기를 통과한 냉매에도 약간의 액체 상태가 있을 수 있는데, 이 액체 상태인 냉매가 압축기로 혼입되는 경우 압축기의 소손이 우려된다.
이를 방지하기 위하여 증발기(160)를 통과한 냉매가 압축기(110)로 가는 과정에서 핫가스 바이패스 밸브(150)를 통하여 압축기(110)로부터의 고온고압 냉매가스를 혼입하여 약 5~10℃ 정도 온도가 상승하게 함으로써 액체 냉매를 완전히 제거한다.
다시 도 1을 보면, 응축기(130)로 공급되는 냉각수(PCW)의 유량은 유량 자동 제어밸브(132)를 적용하여 온도 및 부하에 맞는 최적의 냉각수 공급 및 압축비를 제어하여 COP 향상에 기여할 수 있다.
<온도제어모듈(200)>
상기한 것처럼, 온도제어모듈(200)은 공정 챔버의 정전 척에 연결되는 핫 존(hot zone)과 콜드 존(cold zone)의 두 채널에 대응하여 구성된다.
다시 말해, 반도체 공정용 칠러 장치의 경우, 공정 온도 변환시 칠러 장치내 온도 상승 및 하강 시간과 안정화되고 난 후 공정 진행시작까지 걸리는 시간을 단축하기 위해 3방밸브의 궤도 조절을 통한 믹싱 제어 또는 양방향 솔레노이드 밸브의 온/오프 제어에 의한 스위칭 제어가 도입되고 있다.
본 발명의 온도제어모듈(200)은 여기에 대응하여, 가령 -40℃의 콜드 존과 +90℃의 핫존의 개별 채널을 상시 준비 제어를 하며 일정한 유량제어를 통해 각각의 온도를 공급하게 되면 공정 챔버에서 -30℃ 내지 +80℃ 사이에서 공정의 원하는 온도를 맞출 수 있다.
도 1을 보면, 공정 챔버의 콜드 존에 연결되는 제1채널은 회수라인(210)과 공급라인(211)으로 구성되어 순환 라인을 구성하고, 핫존에 연결되는 제2채널은 회수라인(220)과 공급라인(221)으로 구성되어 순환 라인을 구성한다.
제1채널에서, 탱크(212), 순환펌프(213), 증발기(160), 및 라인 히터(214)가 순차 배치되어 설치되며, 제1채널은 냉동사이클을 구성하여 증발기(160)에서 냉각 제어되고 라인 히터(214)에서 가열 제어된다.
제2채널에서, 탱크(222), 순환펌프(223), 냉각수 열교환기(170), 및 라인 히터(224)가 순차 배치되어 설치되며, 제2채널은 냉각수 냉각사이클을 구성하여 냉각수 열교환기(170)에서 냉각 제어되고 라인 히터(224)에서 가열 제어된다.
따라서, 공정 챔버의 척 → 제1채널 탱크(212) → 제1채널 순환펌프(213) → 증발기(160) → 제1채널 히터(214) → 척 → 제2채널 탱크(222) → 제2채널 순환펌프(223) → 냉각수 열교환기(170) → 제2채널 히터(214)의 순서로 냉매 흐름이 이루어진다.
이 과정에서, 냉매는 제1채널의 증발기(160)와 제2채널의 냉각수 열교환기(170)에서 냉각 제어되고, 제1채널의 히터(214)와 제2채널의 히터(224)에서 가열 제어된다.
일반적으로, 각 채널별로 척에 공급되는 냉매의 유량이 온도에 따라 다르기 때문에 결과적으로 척으로부터 회수되는 냉매의 유량도 다를 수밖에 없고, 그 결과 각 채널별 탱크(212, 222)의 수위가 달라진다. 이를 방지하기 위해 탱크(212, 222) 간 연결 밸브(230)를 통해 수위를 조절하게 되는데, 이때 각각 채널별 다른 온도로 제어 중인 냉매가 섞이면서 온도 제어 헌팅이 발생된다.
그러나 본 발명과 같이, 각 채널에서 탱크(212, 222) 후단에서 순환 과정 중 온도를 제어하기 때문에 탱크 간 밸런싱 제어 시에도 온도 제어의 영향을 최소화할 수 있고 제어 응답성이 향상된다.
이와 같이, 순환 과정 중 냉매의 온도 제어, 즉 냉각 제어와 가열 제어를 통해 칠러 장치내 핫존과 콜드 존은 항상 일정한 온도 유지가 가능하며 외부에서의 유량 분배 문제가 발생하여 칠러 장치의 탱크간 밸런싱 제어시에도 온도제어에 영향을 미치지 않는다.
또한, 탱크 내에서 히터 가열을 수행하지 않고 순환 과정에서 배관내 라인 히터(214, 215)를 적용함으로써 더 작은 체적을 순간 가열할 수 있어 온도 응답성 또한 우수하다.
다시 도 2를 보면, 각 채널의 회수라인(210, 220)과 탱크(212, 222)에 연결되는 버퍼 탱크(240)가 설치되어 배관내 드레인시 집수용으로 사용될 수 있다.
또한, 각 채널의 라인 히터(214, 224)의 후단에는 회수라인(210, 220)에 더 연결되는 3방밸브(215, 225)가 설치되어 공급라인(211, 221)의 유량을 조절할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 청구범위에 의해 해석되어야 한다.
100: 냉동사이클
110: 압축기
120: 유분리기
130: 응축기
140: 증기주입 열교환기
150, 154: 핫가스 바이패스 밸브
142, 152: 전자팽창밸브
160: 증발기
170: 냉각수 열교환기
200: 온도제어모듈
210, 220: 회수라인
211, 221; 공급라인
212, 222: 탱크
213, 223: 순환펌프
214, 224: 라인 히터(line heater)
215, 225: 3방밸브

Claims (7)

  1. 냉매 경로 상에 압축기, 응축기, 증기주입 열교환기 모듈, 제1팽창밸브, 및 증발기가 순차 배치되어 냉매가 반복되는 순환되는 냉매사이클을 구비하며,
    상기 증기주입 열교환기 모듈은 증기주입 열교환기와 제2팽창밸브로 구성되고, 상기 증기주입 열교환기는 상기 응축기로부터 주 라인이 입출력되고, 상기 주 라인의 출력단에서 분기된 제1분기 라인이 입출력되어 상기 증기주입 열교환기 내에서 상기 주 라인과 상기 제1분기 라인이 열교환하고,
    상기 제1분기 라인의 입력단에 상기 제2팽창밸브가 설치되고, 상기 제1분기 라인의 출력단에 솔레노이드 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 칠러 장치.
  2. 청구항 1에서,
    상기 주 라인에 설치되는 제1팽창밸브와 상기 압축기 후단에서 상기 제1팽창밸브의 후단을 연결하는 제2분기 라인에 설치되는 제1핫가스 바이패스 밸브로 구성되는 오일 흡착 방지모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 칠러 장치.
  3. 청구항 2에서,
    상기 제2분기 라인과 상기 증발기 후단의 주 라인을 연결하는 제3분기 라인에 과열도 제어용 핫가스 바이패스 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 칠러 장치.
  4. 청구항 1에서,
    상기 응축기로 공급되는 냉각수(PCW)의 유량은 냉각수 라인에 설치된 유량 자동 제어밸브를 적용하여 온도 및 부하에 맞추어 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 칠러 장치.
  5. 청구항 1에서,
    상기 냉동사이클과 공정 챔버 사이에 설치되는 온도제어모듈을 더 구비하고,
    상기 온도제어모듈은, 상기 공정챔버에 연결되는 핫 존(hot zone)과 콜드 존(cold zone)의 두 채널에 대응하여 구성되고,
    상기 콜드 존에 연결되는 제1채널에서, 회수라인부터 공급라인까지 탱크, 순환펌프, 상기 증발기, 및 라인 히터가 순차 배치되어 설치되고,
    상기 핫존에 연결되는 제2채널에서, 회수라인에서 공급라인까지 탱크, 순환펌프, 상기 냉각수 열교환기, 및 라인 히터가 순차 배치되어 설치되며,
    각 채널을 흐르는 냉매는, 상기 증발기와 상기 냉각수 열교환기에서 냉각 제어되고 상기 제1 및 제2채널의 라인 히터에서 가열 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 칠러 장치.
  6. 청구항 5에서,
    각 채널의 라인 히터의 후단에 각 채널의 회수라인에 더 연결되는 3방밸브가 설치되어 각 채널의 공급라인의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 칠러 장치.
  7. 청구항 5에서,
    상기 콜드 존과 상기 핫존은, 3방밸브의 궤도 조절을 통한 믹싱(mixing) 제어 또는 양방향 솔레노이드 밸브의 온/오프 제어에 의한 스위칭(switching) 제어가 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 공정용 칠러 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115129092A (zh) * 2022-03-22 2022-09-30 无锡暖芯半导体科技有限公司 一种用于半导体晶圆制造的温控系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102510849B1 (ko) 2022-11-15 2023-03-17 주식회사 에프에스티 반도체 장비 온도 조절 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013200056A (ja) * 2012-03-23 2013-10-03 Sanden Corp 冷凍サイクル及び冷凍ショーケース
KR20180051423A (ko) * 2016-11-08 2018-05-16 가부시키가이샤 나카야 원격 제어에 의한 에리어별 파라미터 제어 방식 칠러를 이용한 순환액 온도 제어 방법 및 메인터넌스 방법
KR20190018327A (ko) * 2017-08-14 2019-02-22 (주)피티씨 반도체 공정용 칠러 장치
KR101975007B1 (ko) * 2018-09-19 2019-05-07 (주)본씨앤아이 반도체 설비 냉각용 냉각 시스템

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE383039B (sv) * 1975-02-18 1976-02-23 Projectus Ind Produkter Ab Aggregat for vermning av ett fluidum, foretredesvis vatten, i en konventionell central vermeanleggning, under utnyttjande av avgaende verme fran ett flertal kylmaskiner
JP2541173B2 (ja) * 1989-07-17 1996-10-09 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
JPH055566A (ja) * 1991-06-28 1993-01-14 Daikin Ind Ltd 空気調和装置
KR100925236B1 (ko) * 2007-10-18 2009-11-05 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 반도체 제조 장비의 온도 조절 시스템
JP2009300041A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Mitsubishi Electric Corp 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の圧力損失抑制方法
JP5653451B2 (ja) * 2010-11-24 2015-01-14 三菱電機株式会社 ヒートポンプ式給湯装置
KR101910347B1 (ko) * 2016-12-05 2018-10-23 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 반도체 제조설비의 고도화 온도제어장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013200056A (ja) * 2012-03-23 2013-10-03 Sanden Corp 冷凍サイクル及び冷凍ショーケース
KR20180051423A (ko) * 2016-11-08 2018-05-16 가부시키가이샤 나카야 원격 제어에 의한 에리어별 파라미터 제어 방식 칠러를 이용한 순환액 온도 제어 방법 및 메인터넌스 방법
KR20190018327A (ko) * 2017-08-14 2019-02-22 (주)피티씨 반도체 공정용 칠러 장치
KR101975007B1 (ko) * 2018-09-19 2019-05-07 (주)본씨앤아이 반도체 설비 냉각용 냉각 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115129092A (zh) * 2022-03-22 2022-09-30 无锡暖芯半导体科技有限公司 一种用于半导体晶圆制造的温控系统
CN115129092B (zh) * 2022-03-22 2023-08-22 无锡暖芯半导体科技有限公司 一种用于半导体晶圆制造的温控系统

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