KR20220055262A

KR20220055262A - 열교환 유닛 및 기판 처리 시스템

Info

Publication number: KR20220055262A
Application number: KR1020200139541A
Authority: KR
Inventors: 김선빈
Original assignee: 주식회사피에스디이
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-05-03
Also published as: KR102494897B1

Abstract

본 발명은 열교환 유닛을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 열교환 유닛은, 소정 길이를 갖는 관 형상의 하우징과; 상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 하우징의 내경보다 작은 외경을 가지며, 내부 공간이 밀봉되는 열교환 하우징과; 상기 열교환 하우징의 내부에 제공되고 내부로 열교환 유체가 통과 가능한 열교환 라인과; 상기 열교환 라인의 일단으로부터 연장되며 상기 하우징과 상기 열교환 하우징을 관통하도록 제공되는 열교환 유체 공급 라인과; 상기 열교환 라인의 타단으로부터 연장되며 상기 하우징과 상기 열교환 하우징을 관통하도록 제공되는 열교환 유체 회수 라인을 포함한다.

Description

열교환 유닛 및 기판 처리 시스템{UNIT FOR EXCHNAGING HEAT AND APPARATUS FOR TREAING SUBSTRATE}

본 발명은 유체로부터 열을 교환하는 열교환 유닛 및 열교환 유닛이 적용되어 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 기판 처리 시스템 중 공정 챔버에서 사용되어 배출된 배기 가스를 열교환하여 공정 챔버로 재공급하기 위한 열교환 유닛과, 이를 포함하는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조에 있어서, 기판을 고온 처리하는 공정을 행한다. 예를 들면 OLED, Flexible Display의 제조에서 기판의 형성에 200℃ 이상의 고온 처리를 행한다. 고온 처리가 필요한 일 예로는 폴리이미드 소재의 플라스틱 기판을 형성하기 위한 열 경화 공정으로 PIC(Polyimide Curing) 공정이 있다.

도 1은 종래의 열 경화를 위한 기판 처리 시스템이다. 열 경화 챔버(1)에서 기판의 경화를 위해 사용된 공정 가스는 부산물과 함께 고온의 배기 가스로서 배기 유닛(4)에 의해 열 경화 챔버(1)로부터 배기 라인(3)으로 배기된다. 배기 가스는 일반적으로 유해 가스로서 유해 성분을 분해하기 위한 스크러버(5)를 통과시켜 외부로 방출한다.

본 발명은 기판의 처리 과정에서 공정 챔버에서 사용되고 배출되는 배기 가스를 열교환시켜 공정 챔버로 재공급하는 열교환 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명은 열처리 챔버에서 사용되고 배출되는 배기 가스를 열교환시키는 열교환 유닛에 있어서 유닛의 소형화 및 경량화를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명은 열교환 유닛의 온도 제어를 통해 열교환 대상 유체의 유입량에 변화에 대응하여 열교환 효율을 높일 수 있는 열교환 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시 예에 있어서, 상기 열교환 하우징의 내부는 충전 유체로 채워질 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 충전 유체는 충전 유체는 에폭시(Epoxy)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 열교환 하우징의 외부에 접촉하여 상기 열교환 하우징을 감싸도록 제공되는 방열판을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 기판 처리 시스템을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 시스템은, 기판에 대한 처리가 행해지는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버에서 사용된 공정 가스를 상기 공정 챔버로부터 배출하는 배기 라인과; 상기 배기 라인에 제공되는 상기 제1 항 내지 제4 항 중 어느 하나의 열교환 유닛과; 상기 열교환 유체 공급 라인 및 상기 열교환 유체 회수 라인과 연결되어 상기 열교환 라인으로 저온의 열교환 유체를 공급하는 냉각 장치와; 상기 열교환 유닛의 하류에 제공되는 필터와; 일단은 상기 열교환 유닛의 하류와 연결되고, 타단은 상기 공정 챔버에 연결되어 상기 공정 챔버에 재생된 공정 가스를 공급하는 순환 라인을 포함한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 공정 챔버는 기판을 열처리하는 열처리 챔버일 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 냉각 장치는, 상기 열교환 유닛으로부터 회수된 열교환 유체를 냉각하고, 냉각된 저온의 열교환 유체를 상기 열교환 유닛으로 공급할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 제어기를 더 포함하고, 상기 열교환 유닛은, 상기 공정 챔버로부터 배출된 상기 공정 가스의 흐름을 따라 복수개가 제공되고, 상기 복수개의 열교환 유닛 각각에 공급되는 열교환 유체의 온도는 각각 제어 가능하게 제공되고, 상기 열교환 유닛의 각각의 사이에는 온도 센서가 제공되고, 상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 공정 가스의 온도가 기 설정 온도 이상일 경우: 상기 제어기는 상기 온도 센서 상류에 제공된 상기 열교환 유닛 중 어느 하나 이상에 제공되는 열교환 유체의 온도를 기 공급 온도보다 하강시킬 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 기판의 처리 과정에서 공정 챔버에서 사용되고 배출되는 배기 가스를 열교환시켜 공정 챔버로 재공급할 수 있음에 따라, 공정 가스의 사용량을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 공정 챔버에서 사용되고 배출되는 배기 가스를 열교환시키는 열교환 유닛에 있어서 장치의 소형화 및 경량화를 이룰 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 의하면, 열교환 유닛의 온도 제어를 통해 열교환 대상 유체의 유입량에 변화에 대응하여 냉각율을 높일 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 열 경화를 위한 기판 처리 시스템이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환 유닛의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 일 실시 예에 따른 열교환 유닛을 X방향으로 바라본 평면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 일 실시 예에 따른 열교환 유닛을 XY평면으로 절단한 단면도이다.
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시된 일 실시 예에 따른 열교환 유닛에 제공되는 열교환 어셈블리를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 7은 도 3 내지 도 5에 도시된 일 실시 예에 따른 열교환 유닛에 냉각 장치가 연결되어 작동하는 상태를 설명하는 사용 상태도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환 유닛의 활용예를 나타낸 사용 상태도이다.
도 9는 도 8에 도시된 활용예에 따른 열교환 유닛의 일 실시 예에 따른 운용 방법을 나타내는 플로우 차트이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

어떤 구성요소를 '포함한다'는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.

본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 시스템은 LCD 또는 OLED와 같은 평판표시장치용 또는 태양 전지용으로 사용되는 유리 기판과 같은 기판의 열처리에 사용된다. 또한, 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 열처리에도 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 유리 기판 위에 형성된 PI(polyimide)를 가열 처리하여 경화(Cure)시키는 열처리 챔버(PIC 챔버)를 공정 챔버로 포함하는 기판 처리 시스템에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 기판에 대하여 열처리를 행하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 시스템의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 시스템(1000)은 공정 챔버(1), 배기 유닛(4), 열교환 유닛(100), 냉각 장치(200) 및 스크러버(5)를 포함한다. 또한, 기판 처리 시스템(1000)은 필터(300)를 포함할 수 있다.

공정 챔버(1)와 직접 또는 간접적으로 연결된 열교환 유닛(100), 배기 유닛(4) 및 필터(300)는 각각 하나씩 포함하는 것으로 설명하지만, 공정 챔버(1)의 크기와 공급되는 공정 가스의 양에 따라 각각 2 개 이상으로 형성될 수 있다.

기판 처리 시스템(1000)은 공정 챔버(1)에서 기판의 열처리가 진행된 후에 공정 챔버(1) 내부에 냉각된 공정 가스를 공급하여 기판을 배출할 수 있는 온도로 공정 챔버(1)와 기판을 냉각시킨다.

고온의 공정 가스는 배기 유닛(4)이 작동하면서 공정 챔버(1)에서 배기 라인(Discharge line)(3)을 통해 배출된다. 배기된 공정 가스는 열교환 유닛(100)에서 냉각된 후에 필터(300)에서 필터링되어 공정 챔버(1)로 다시 공급된다.

공정 챔버(1)는 급기 라인(2), 배기 라인(3) 및 순환 라인(220)과 연결되어 제공된다. 공정 챔버(1)에는 히팅 모듈(미도시)이 제공되어, 공정 챔버(1) 내부의 처리 공간을 열처리 조건에 따라 설정된 온도로 가열한다.

공정 챔버(1)는 처리 공간에 기판을 수용하여 설정된 열처리 조건에 따라 열처리를 진행한다. 공정 챔버(1)는 열처리 공정 중에 상압 상태를 유지하거나 질소 가스와 같은 공정 가스에 의하여 불활성 분위기를 유지할 수 있다.

공정 챔버(1)는 배치 타입 열처리 장치용 챔버로 형성될 수 있다. 또한, 공정 챔버(1)는 인라인 타입 열처리 장치용 챔버로 형성될 수 있다. 배치 타입 열처리 장치용 챔버와 인라인 타입 열처리 장치용 챔버는 열처리 공정이 진행되는 동안에 기판이 출입되는 유입구와 유출구가 별도의 셔터에 의하여 밀폐될 수 있다.

급기 라인(2)은 관 형태로 이루어진다. 급기 라인(2)은 공정 챔버(1)의 내부로 공정 가스를 공급한다. 공정 챔버(1)와 연결되는 급기 라인(2)은 다수개가 제공될 수 있다. 급기 라인(2)은 메인 급기 라인과 적어도 복수개의 서브 급기 라인(미도시)를 포함할 수도 있다.

급기 라인(2)은 중간에 연결되는 제1 급기 제어 밸브(2a)를 포함할 수 있다. 제1 급기 제어 밸브(2a)는 급기 라인(2)을 흐르는 공정 가스의 흐름을 제어한다. 제1 급기 제어 밸브(2a)는 공정 챔버(1)에서 열처리가 진행중인 때는 폐쇄되어 공정 가스의 흐름을 차단하며, 열처리가 종료된 때에 개방되어 공정 가스가 공정 챔버(1)의 처리 공간으로 공급될 수 있도록 한다.

배기 라인(3)은 관 형태로 이루어지며, 배기 라인(3)은 공정 챔버(1)의 내부에서 사용되고 가열된 공정 가스를 배출하여 열교환 유닛(100)으로 공급한다.

배기 라인(3)은 메인 배기 라인과 적어도 2개의 서브 배기 라인을 구비하여 형성될 수 있다.

또한, 배기 라인(3)에는 배기 제어 밸브(3a)를 더 포함할 수 있다. 배기 제어 밸브(3a)는 배기 라인(3)의 내부를 흐르는 공정 가스의 흐름을 제어한다. 배기 제어 밸브(3a)는 공정 챔버(1)에서 열처리가 진행중인 때는 폐쇄되어 공정 가스의 흐름을 차단하며, 열처리가 종료된 때에 개방되어 공정 가스가 배출될 수 있도록 할 수 있다.

열교환 유닛(100)은 공정 챔버(1)의 배기 라인(3) 상에 연결될 수 있다. 열교환 유닛(100)은 배기 제어 밸브(3a)의 하류에 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따라 하나의 열교환 유닛(100)을 도시하였으나, 열교환 유닛(100)은 배기 라인(3) 상에 복수개가 연속적으로 혹은 비연속적으로 제공될 수 있다. 배기되는 공정 가스의 흐름을 기준으로 열교환 유닛(100)의 하류에는 배기 유닛(4)이 연결될 수 있다.

배기 유닛(4)은 흡기구(미도시)와 배기구(미도시) 사이가 외부와 밀폐되어 있는 펌프로 제공될 수 있다. 예를 들면, 배기 유닛(4)은 링 블로워 또는 터보 블로워로 제공될 수 있다. 또한, 배기 유닛(4)은 로터리 펌프 또는 부스터 펌프로 형성될 수 있다. 링 블로워와 터보 블로워는 구체적인 구조에서는 차이가 있으나 흡기구로부터 배기구 사이가 외부와 밀폐되어 흡기구로 흡입되는 기체를 중간에 유출시키지 않고 모두 배기구로 배출시킨다. 또한, 로터리 펌프와 부스터 펌프는 블로워와 구체적인 구조에서는 차이가 있으나, 역시 흡기구로부터 배기구 사이가 외부와 밀폐되어 흡기구로 흡입되는 기체를 중간에 유출시키지 않고 모두 배기구로 배출시킨다. 따라서, 배기 유닛(4)은 흡입하는 공정 가스가 외부로 유출되지 않도록 한다. 링 블로워와 터보 블로워는 일반적으로 사용되는 장치이므로 여기서 구체적인 설명은 생략한다. 한편, 배기 유닛(4)은 흡기구(미도시)와 배기구(미도시) 사이가 외부와 밀폐될 필요가 없는 경우에 일반적인 송풍기가 사용될 수 있다.

열교환 유닛(100)은 배기 라인(3)을 타고 배기되는 사용된 공정 가스를 냉각시킨다. 열교환 유닛(100)은 배기 라인(3)의 일부를 이룰 수 있다. 한편, 배기 유닛(4)이 열교환 유닛(100)의 하류에 제공되는 경우 열교환 유닛(100)은 배기 유닛(4)이 고온의 공정 가스에 의하여 손상되는 것을 방지할 수 있다. 열교환 유닛(100)에 대해서는 도 3 이하에서 상세하게 설명한다.

배기 유닛(4)의 하류의 배기 라인(3) 말단에는 순환 제어 밸브(310)가 제공된다. 순환 제어 밸브(310)는 배출 라인(Exhaust line)(6)과 순환 라인(320)과 연결되어, 배기 라인(3)에서 배출되는 공정 가스가 배출 라인(6) 또는 순환 라인(320)으로 흐르도록 제어한다. 순환 제어 밸브(310)는 삼방 밸브로 제공될 수 있다.

배출 라인(6)에는 스크러버(5)가 설치된다. 스크러버(5)를 지나 처리된 배기 가스가 방출된다. 스크러버(5)는 배기 가스에 포함된 유해 가스의 유해 성분을 분해 또는 제거한다.

순환 라인(320)에는 필터(400)가 제공될 수 있다. 필터(400)는 공정 가스로부터 이물질을 하는 역할을 한다. 필터(400)는 복수개가 제공될 수 있다. 또한, 필터(400)는 순환 라인(320)에 설치되는 것이 아니라, 배기 라인(3)에 설치될 수도 있다. 배기 라인(3)에 설치되는 경우 열교환 유닛(100)보다 하류에 설치될 수 있다. 필터(400)는 헤파 필터(Hepa Filter), 울파 필터, 카본 필터 또는 메쉬 필터와 같은 필터를 포함하여 형성된다. 필터들은 반도체 공정 또는 평판 디스플레이 장치 제조 공정에서 많이 사용되는 필터이므로 여기서 구체적인 설명을 생략한다.

순환 라인(320) 상에서 필터(400)의 하류에는 제2 급기 제어 밸브(320a)가 제공될 수 있다. 제2 급기 제어 밸브(320a)는 순환 라인(320)을 통한 급기가 이루어지지 않을 때, 폐쇄될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환 유닛의 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 일 실시 예에 따른 열교환 유닛을 X방향으로 바라본 평면도이다. 도 5는 도 3에 도시된 일 실시 예에 따른 열교환 유닛을 XY평면으로 절단한 단면도이다. 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여, 일 실시 예에 따른 열교환 유닛(100)을 설명한다.

열교환 유닛(100)은 하우징(110), 열교환 어셈블리(150)를 포함한다.

하우징(110)은 관 형태로 이루어진다. 하우징(110)의 양단에는 플랜지(120)가 제공될 수 있다. 플랜지(120)는 열교환 유닛(100)을 배기 라인(3)과 같은 구성에 연결시켜 결합하기 위한 구성이다. 플랜지(120)에는 결합 부품이 관통하는 관통홀이 형성될 수 있다. 플랜지(120)와 하우징(110)은 용접되어 결합될 수 있다. 배기 라인(3)과 연결된 하우징(110)의 내부 공간(111)을 통해 배기 라인(3)을 타고 흐르는 배기 가스가 열교환 유닛(100)을 통과한다.

하우징(110)의 내부 공간(11)에는 열교환 어셈블리(150)가 제공된다.

도 6은 도 3 내지 도 5에 도시된 일 실시 예에 따른 열교환 유닛에 제공되는 열교환 어셈블리를 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다. 도 5를 참조하여 열교환 어셈블리(150)를 상세하게 설명한다. 열교환 어셈블리(150)는 열교환 하우징(151)과 열교환 유체 라인(153)을 포함한다. 열교환 어셈블리(150)는 방열판(157)을 더 포함할 수 있다.

열교환 하우징(151)은 관 형상으로 제공된다. 열교환 하우징(151)의 외경은 하우징(110)의 내경 보다 작게 제공된다. 열교환 하우징(151)의 외경이 하우징(110)의 내경 보다 작을수록 하우징(110)의 내부 공간(111)을 통과할 수 있는 유량은 증가하지만, 열교환 효율은 낮아질 수 있으므로, 이러한 트레이드 오프 관계를 고려하여 열교환 하우징(151)의 외경은 적절하게 설계될 수 있다. 열교환 하우징(151)의 길이는 하우징(110)의 길이보다 짧게 제공하여 열교환 하우징(151)이 하우징(110)의 내부 공간(111)에 위치될 수 있도록 한다.

열교환 하우징(151)의 내부 공간(152)에는 열교환 라인(153)가 제공된다. 열교환 라인(153)는 코일 형상으로 이루어진다. 열교환 라인(153)의 일단은 열교환 유체 공급 라인(154)으로 연장되어 제공되고, 열교환 라인(153)의 타단은 열교환 유체 배출 라인(155)으로 연장되어 제공된다. 열교환 유체 공급 라인(154)과 열교환 유체 배출 라인(155)은 열교환 하우징(151)를 관통하여 열교환 하우징(151)의 외부로 나온다. 또한, 열교환 유체 공급 라인(154)과 열교환 유체 배출 라인(155)은 하우징(110)을 관통하여 하우징(110)을 관통하여 외부로 나온다. 열교환 유체 공급 라인(154)과 열교환 유체 배출 라인(155)이 열교환 하우징(151)를 관통하는 위치는 밀봉되도록 할 수 있다. 밀봉은 용접에 의해 이루어 질 수 있다. 또한, 열교환 유체 공급 라인(154)과 열교환 유체 배출 라인(155)은 하우징(110)을 관통하는 위치는 밀봉하도록 할 수 있다. 밀봉은 용접에 의해 이루어 질 수 있다.

열교환 유체 공급 라인(154)은 열교환 유체의 공급 포트를 이루고, 열교환 유체 배출 라인(155)은 열교환 유체의 배출 포트를 이룬다. 열교환 유체 공급 라인(154)을 통해 유입된 열교환 유체는 열교환 라인(153)을 타고 흘러 열교환 유체 배출 라인(155)을 통해 배출된다. 열교환 라인(153)과 열교환 유체 공급 라인(154)과 열교환 유체 배출 라인(155)은 열전도성이 높은 금속성 소재로 제공될 수 있다. 또는 열교환 라인(153)과 열교환 유체 공급 라인(154)과 열교환 유체 배출 라인(155)은 열 전도성이 높고 내열성이 높은 수지 소재로 제공될 수 있다.

열교환 하우징(151)의 내부 공간(152)은 밀봉된다. 열교환 하우징(151)에 있어서, 열교환 유체 공급 라인(154)과 열교환 유체 배출 라인(155)이 관통한 부분은 용접되어 열교환 하우징(151)의 내부가 밀봉될 수 있다.

열교환 하우징(151)의 내부 공간(152)에는 충전 유체가 채워질 수 있다. 충전 유체는 열전달율이 높은 유체로 제공될 수 있다. 충전 유체는 액상으로 제공될 수 있다. 충전 유체는 점도가 낮은 소재로 제공될 수 있다. 충전 유체는 에폭시(Epoxy)를 포함할 수 있다.

열교환 라인(153)를 타고 흐르는 열교환 유체는 열교환 하우징(151) 외부의 배기 가스와 열교환을 하고 열교환 유체 배출 라인(155)으로 배출된다.

열교환 하우징(151)의 외부에는 방열판(157)이 감싸진다. 방열판(157)은 열교환 하우징(151)과의 열전도가 잘 일어날 수 있도록 접촉되게 제공된다. 또한, 방열판(157)은 하우징(110)의 내부 공간(111)을 통과하는 배기 가스의 흐름을 방해하지 않으면서도 접촉면적이 넓도록 설계되는 것이 바람직하다.

열교환 하우징(151)과 열교환 라인(153)과 방열판(157)은 열전도성이 높은 소재로 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 고열의 배기 유체에 의한 변형이 일어나지 않는 소재로 제공되는 것이 바람직하다. 예컨대, 방열판(157)은 알루미늄 소재로 제공될 수 있다.

도 7은 도 3 내지 도 5에 도시된 일 실시 예에 따른 열교환 유닛에 냉각 장치가 연결되어 작동하는 상태를 설명하는 사용 상태도이다. 도 7을 참조하면, 열교환 유닛(150)의 열교환 유체 공급 라인(154)은 공급 라인(210)과 연결되고, 열교환 유닛(150)의 열교환 유체 배출 라인(155)은 회수 라인(220)과 연결된다. 공급 라인(210) 및 회수 라인(220)은 냉각 장치(200)에 연결된다. 냉각 장치(200)는 냉각기가 제공될 수 있다. 냉각기는 증발, 압축, 응축, 팽창을 이용하여 열교환 유체로부터 열을 빼앗는 장치일 수 있다. 또는 펠티어 소자등을 냉각기로 제공할 수도 있다. 냉각 장치(200)는 회수 라인(220)을 통해 유입된 열교환 유체로부터 열을 빼앗아서 냉각시키고, 냉각된 열교환 유체를 공급 라인(210)을 통해 방출하여 열교환 유닛(100)으로 전달한다. 본 실시 예에 있어서, 열교환 유체는 어는 점이 낮은 유체로 제공되는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는 어는 점이 0°C이하의 것으로 제공되는 것이 바람직하다.

공급 라인(210)을 통해 공급된 저온의 열교환 유체는 열교환 라인(153)를 통과하면서 열교환 하우징(151)를 냉각시키고, 방열판(157)을 냉각시킨다. 이로서, 열교환 어셈블리(150)와 고온의 배기 가스 상호간의 열교환이 일어난다. 즉, 열교환 어셈블리(150)는 고온의 배기 가스로부터 열을 빼앗는다. 빼앗은 열을 품은 열교환 유체는 회수 라인(220)을 통해 냉각 장치(200)로 회수되어 다시 냉각되어 열교환 유닛(100)으로 공급된다. 그리고 유입된 고온의 배기 가스(A)는 열을 빼앗김으로서 냉각되어 열교환 유닛(100)으로부터 배출된다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열교환 유닛의 활용 예를 나타낸 사용 상태도이다. 열교환 유닛(100)은 배기 라인(3)상에 복수개가 제공될 수 있다. 예컨대, 열교환 유닛(100)은 제1 열교환 유닛(100a)과 제2 열교환 유닛(100b)가 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 일 실시 에에 있어서, 배기 가스의 흐름을 기준으로 상류에 위치되는 열교환 유닛을 제1 열교환 유닛(100a)으로, 제1 열교환 유닛(100a)의 하류에 위치되는 열교환 유닛을 제2 열교환 유닛(100b)로 정의한다. 제1 열교환 유닛(100a)과 제2 열교환 유닛(100b)은 하나의 냉각 장치(200)를 공유할 수 있다.

도 9는 도 8에 도시된 활용 예에 따른 열교환 유닛의 일 실시 예에 따른 운용 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 도 8에 도 9를 더 참조하여, 도 8에 도시된 활용 예에 따른 열교환 유닛의 일 실시 예에 따른 운용 방법을 설명한다.

제1 열교환 유닛(100a)으로 제1 온도의 배기 가스가 유입된다(S110). 제1 온도는 공정에 따라 상이하지만, PIC 공정을 기준으로 약 250°C의 이상의 온도일 수 있다. 유입된 제1 온도의 배기 가스는 제1 열교환 유닛(100a)을 통과하면서, 1차 냉각이 실행된다(S120). 제1 열교환 유닛(100a)과 제2 열교환 유닛(100b)의 사이에는 제1 온도 센서(미도시)가 제공될 수 있다. 제1 온도 센서(미도시)는 1차 냉각이 실행된 배기 가스의 온도를 측정한다(S120). 1차 냉각이 실행된 배기 가스의 온도가 제1 설정 온도 이하인 경우 2차 냉각을 실행한다(S130). 만약, 1차 냉각이 실행된 배기 가스의 온도가 제1 설정 온도 이하가 아닌 경우 제1 열교환 유닛(100a)으로 공급되는 열교환 유체의 공급 온도를 보다 하강시킨다. 제1 열교환 유닛(100a)으로 공급되는 열교환 유체의 공급 온도의 하강은 냉각 장치(200)에 제공된 냉각기(CH1)의 설정 온도를 보다 낮게 제어하여 행해질 수 있다(S135). 예컨대, 제1 설정 온도는 80°C 일 수 있다.

제2 열교환 유닛(100b)으로 제1 설정 온도 이하의 배기 가스가 유입되어 2차 냉각이 실행된다(S140). 제2 열교환 유닛(100b)의 하류에는 제2 온도 센서(미도시)가 제공될 수 있다. 제2 온도 센서(미도시)는 2차 냉각이 실행된 배기 가스의 온도를 측정한다(S150). 2차 냉각이 실행된 배기 가스의 온도가 제2 설정 온도 이하인 경우, 냉각된 배기 가스를 필터(400)측으로 보내어 정제한다(S160). 만약, 2차 냉각이 실행된 배기 가스의 온도가 제2 설정 온도 이하가 아닌 경우 제2 열교환 유닛(100b)으로 공급되는 열교환 유체의 공급 온도를 보다 하강시킨다. 제2 열교환 유닛(100b)으로 공급되는 열교환 유체의 공급 온도의 하강은 냉각 장치(200)에 제공된 냉각기(CH2)의 설정 온도를 보다 낮게 제어하여 행해질 수 있다(S155).

냉각되고 필터(400)를 통과하여 정제된 배기 가스는 공정 가스로서 공정 챔버(1)에 재공급된다(S170).

상술한 냉각 장치의 제어 동작은 제어기(미도시)에 의해 행해질 수 있다. 제어기(미도시)는 기판 처리 시스템(1000)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 제어기(미도시)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다. CPU는 이들의 기억 영역에 저장된 각종 레시피에 따라, 원하는 처리를 실행한다. 레시피에는 프로세스 조건에 대한 장치의 제어 정보인 프로세스 시간, 프로세스 압력, 프로레스 온도, 각종 가스 유량 등이 입력되어 있다. 한편, 이들 프로그램이나 처리 조건을 나타내는 레시피는, 하드 디스크나 반도체 메모리에 기억되어도 좋다. 또한, 레시피는 CD-ROM, DVD 등의 가반성(可搬性)의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태로 기억 영역의 소정 위치에 세트하도록 해도 좋다.

상술한 실시 예는 열교환 유닛(100)으로 열교환 유체의 하우징(110)의 내부 공간(111)을 통과하는 고온의 유체를 냉각하는 예를 설명하였으나, 필요에 따라, 열교환 유닛(100)으로 열교환 유체의 하우징(110)의 내부 공간(111)을 통과하는 유체가 가열되어야 하는 것이라면, 열교환 유닛(100)이 열교환 유체 가열 장치와 연결되어, 고온의 열교환 유체를 공급함으로써 하우징(110)의 내부 공간(111)을 통과하는 유체를 가열하는데 이용할 수도 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

소정 길이를 갖는 관 형상의 하우징과;
상기 하우징의 내부에 배치되고, 상기 하우징의 내경보다 작은 외경을 가지며, 내부 공간이 밀봉되는 열교환 하우징과;
상기 열교환 하우징의 내부에 제공되고 내부로 열교환 유체가 통과 가능한 열교환 라인과;
상기 열교환 라인의 일단으로부터 연장되며 상기 하우징과 상기 열교환 하우징을 관통하도록 제공되는 열교환 유체 공급 라인과;
상기 열교환 라인의 타단으로부터 연장되며 상기 하우징과 상기 열교환 하우징을 관통하도록 제공되는 열교환 유체 회수 라인을 포함하는 열교환 유닛.
제1 항에 있어서,
상기 열교환 하우징의 내부는 충전 유체로 채워지는 열교환 유닛.
제2 항에 있어서,
상기 충전 유체는 충전 유체는 에폭시(Epoxy)를 포함하는 열교환 유닛.
제1 항에 있어서,
상기 열교환 하우징의 외부에 접촉하여 상기 열교환 하우징을 감싸도록 제공되는 방열판을 더 포함하는 열교환 유닛.
기판 처리 시스템에 있어서,
기판에 대한 처리가 행해지는 공정 챔버와;
상기 공정 챔버에서 사용된 공정 가스를 상기 공정 챔버로부터 배출하는 배기 라인과;
상기 배기 라인에 제공되는 상기 제1 항 내지 제4 항 중 어느 하나의 열교환 유닛과;
상기 열교환 유체 공급 라인 및 상기 열교환 유체 회수 라인과 연결되어 상기 열교환 라인으로 저온의 열교환 유체를 공급하는 냉각 장치와;
상기 열교환 유닛의 하류에 제공되는 필터와;
일단은 상기 열교환 유닛의 하류와 연결되고, 타단은 상기 공정 챔버에 연결되어 상기 공정 챔버에 재생된 공정 가스를 공급하는 순환 라인을 포함하는 기판 처리 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 공정 챔버는 기판을 열처리하는 열처리 챔버인 기판 처리 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 냉각 장치는,
상기 열교환 유닛으로부터 회수된 열교환 유체를 냉각하고, 냉각된 저온의 열교환 유체를 상기 열교환 유닛으로 공급하는 기판 처리 시스템.
제5 항에 있어서,
제어기를 더 포함하고,
상기 열교환 유닛은,
상기 공정 챔버로부터 배출된 상기 공정 가스의 흐름을 따라 복수개가 제공되고, 상기 복수개의 열교환 유닛 각각에 공급되는 열교환 유체의 온도는 각각 제어 가능하게 제공되고,
상기 열교환 유닛의 각각의 사이에는 온도 센서가 제공되고,
상기 온도 센서에 의해 측정된 상기 공정 가스의 온도가 기 설정 온도 이상일 경우:
상기 제어기는 상기 온도 센서 상류에 제공된 상기 열교환 유닛 중 어느 하나 이상에 제공되는 열교환 유체의 온도를 기 공급 온도보다 하강시키는 기판 처리 시스템.