KR20240037043A - 반도체 공정용 냉각제 탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉각제 탱크는, 상부에 냉각제가 유입되도록 형성된 탱크입구, 하부에 냉각제가 배출되도록 형성된 탱크출구, 상기 탱크출구 보다 높게 위치하도록 하부에 형성되는 유입포트 및 상기 탱크입구 보다 높게 위치하도록 상부에 형성되는 회수포트를 포함하고, 냉각제가 수용되는 공간을 형성하는 탱크하우징; 상기 탱크하우징에 이격 배치되며, 상기 탱크하우징과 동일한 수위를 가지도록 구비되는 레벨뷰파이프; 상기 탱크하우징과 상기 레벨뷰파이프가 연통되도록, 상기 레벨뷰파이프의 상단에 형성된 출구포트와 상기 회수포트를 연결하는 수평라인; 상기 레벨뷰파이프의 하단에 형성된 입구포트와 상기 유입포트를 연결하는 구배라인; 및 상기 레벨뷰파이프의 수위를 감지하도록 상기 레벨뷰파이프의 상하 연장 방향을 따라 설치되며, 상호 높이가 다르도록 이격 배치되는 다수의 센서모듈을 포함할 수 있다. 그리고 상기 유입포트는 상기 레벨뷰파이프의 입구포트 보다 높게 위치하며, 상기 구배라인은 상기 유입포트로부터 경사를 가지도록 연장된다.

Description

반도체 공정용 냉각제 탱크 {Coolant tank for semiconductor manufacturing process}

본 발명은 반도체 공정용 냉각제 탱크에 관한 것이다.

최근 반도체 공정에서 다양한 요구온도를 따를 수 있도록 극저온과 상온을 동시에 제어할 수 있는 칠러(Chiller)가 공개되고 있다. 일례로, 상기 극저온은 -50도씨(°C) 이하로 정의할 수 있다.

여기서, 상기 칠러는 탱크에 저장된 냉각제가 순환하도록 구성된다. 그리고 상기 냉각제의 순환 과정 중 반도체 공정에 이용되는 부하를 냉각시킬 수 있다.

즉, 상기 부하는 칠러로부터 제공되는 냉각제에 의하여 반도체 공정에서 필요한 온도로 유지 또는 제어되는 장치로 이해할 수 있다. 일례로, 상기 부하는 원자층 증착 장치(Atomic Laver Deposition) 등을 포함할 수 있다.

상기 칠러의 일 구성으로 제공되어 상술한 냉각제가 저장되는 탱크는, 가열장치인 히터를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 탱크의 수위는 상기 히터에 의한 과열을 방지하기 위하여 일정한 수위로 유지될 필요가 있다. 즉, 상기 탱크 내부에서 냉각제의 수위는 미리 정해진 높이로 유지되어야 한다.

이를 위하여 냉각제를 저장하는 탱크는, 수위를 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 그리고 상기 센서는 미리 정해진 다수의 레벨(수위) 포인트에 설치됨으로써 냉각제가 탱크 내부에서 어느 레벨까지 도달하였는지 감지할 수 있다. 이에 의하여, 상기 칠러를 순환하는 냉각제는 탱크로의 유입 또는 배출이 제어될 수 있다.

한편, 상기 탱크에 저장되어 일정한 수위를 형성하는 냉각제는 액체 상태일 수 있다. 또한, 상기 탱크의 내부에서는 온도 차, 밀도 차 등에 의한 냉각제의 대류 또는 순환 작용이 발생할 수 있다. 더하여, 상기 탱크의 내부에서는 냉각제가 탱크로 유입되고 배출되는 과정에서 대류 또는 순환 작용이 발생할 수 있다.

상술한 탱크 내부에서의 대류 또는 순환 작용에 의하여, 상기 탱크 내부의 벽면에는 미세한 버블(또는 ‘기포’라 한다.)이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 미세한 버블은 냉각제와 함께 상기 탱크의 수위를 감지하기 위한 관에도 유입될 수 있다. 이 경우, 상기 버블 때문에 레벨 포인트에 설치된 센서가 오작동하는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 미세한 버블들이 모여 상대적으로 큰 버블이 형성된 상태로 상기 수위를 감지하기 위한 관에 유입된다면, 상술한 센서의 오작동을 발생시킬 가능성은 더욱 높아지는 문제가 있다.

상기 탱크의 수위 감지가 오작동된다면, 상기 칠러를 순환하는 냉각제의 제어 관점에서도 신뢰성 및 효율성이 떨어지는 문제가 있다.

KR 10-2368013 B1, 공정 냉각수 온도제어 시스템 및 이를 구비하는 항온장치 KR 10-2353352 B1, 수위 측정 시스템 KR 10-2224227 B1, 반도체 제조설비용 진공칠러탱크

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결할 수 있는 반도체 공정용 냉각제 탱크를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 탱크 내부에 채워진 냉각제에 의해 발생된 버블이 수위를 감지하는 구성에 영향을 끼치는 문제를 해결할 수 있는 반도체 공정용 냉각제 탱크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 탱크 내부에서 냉각제의 순환에 의해 발생되는 미세한 버블을 탱크 내부에서 제거할 수 있는 반도체 공정용 냉각제 탱크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 탱크 내부에서 발생되는 미세한 버블을 용이하게 포집 및 가이드 할 수 있는 반도체 공정용 냉각제 탱크를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체 공정용 칠러(Chiller)를 순환하는 냉각제가 보다 효율적이고 정확하게 제어될 수 있는 반도체 공정용 냉각제 탱크를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각제 탱크는, 상부에 냉각제가 유입되도록 형성된 탱크입구, 하부에 냉각제가 배출되도록 형성된 탱크출구, 상기 탱크출구 보다 높게 위치하도록 하부에 형성되는 유입포트 및 상기 탱크입구 보다 높게 위치하도록 상부에 형성되는 회수포트를 포함하고, 냉각제가 수용되는 공간을 형성하는 탱크하우징; 상기 탱크하우징에 이격 배치되며, 상기 탱크하우징과 동일한 수위를 가지도록 구비되는 레벨뷰파이프; 상기 탱크하우징과 상기 레벨뷰파이프가 연통되도록, 상기 레벨뷰파이프의 상단에 형성된 출구포트와 상기 회수포트를 연결하는 수평라인; 상기 레벨뷰파이프의 하단에 형성된 입구포트와 상기 유입포트를 연결하는 구배라인; 및 상기 레벨뷰파이프의 수위를 감지하도록 상기 레벨뷰파이프의 상하 연장 방향을 따라 설치되며, 상호 높이가 다르도록 이격 배치되는 다수의 센서모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 유입포트는 상기 레벨뷰파이프의 입구포트 보다 높게 위치할 수 있다.

또한, 상기 구배라인은 상기 유입포트로부터 경사를 가지도록 연장될 수 있다.

또한, 상기 구배라인은, 상기 유입포트로부터 경사를 가지도록 하방으로 연장되는 유입관; 상기 유입관과 결합하는 입구를 가지며, 상기 유입관의 경사에 대응하여 하방으로 연장되는 경사분지부; 및 상기 경사분지부의 출구와 결합되며, 상기 경사분지부의 경사에 대응하여 하방으로 연장되는 유입연장관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 경사분지부는 상기 유입관 보다 낮고 상기 유입연장관 보다 높게 위치 할 수 있다.

또한, 상기 구배라인은, 상기 유입연장관으로부터 상기 레벨뷰파이프의 입구포트로 연장되는 하부가이드관을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 하부가이드관은 수평 방향으로 연장될 수 있다.

또한, 상기 하부가이드관은, 상기 유입연장관의 하단에 결합되어 유로의 경사를 수평으로 전환하도록 절곡 연장되는 하부절곡관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉각제 탱크는 상기 구배라인에서 분기되어 상기 수평라인으로 연장되는 바이패스관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 구배라인은, 상기 유입포트로부터 경사를 가지도록 하방으로 연장되는 유입관; 상기 유입관과 결합하는 입구를 가지며, 상기 유입관의 경사에 대응하여 하방으로 연장되는 경사분지부; 및 상기 경사분지부의 출구와 결합되며, 상기 경사분지부의 경사에 대응하여 하방으로 연장되는 유입연장관을 포함하며, 상기 바이패스관은 상기 경사분지부의 입구와 출구 사이에 형성되는 분지포트에 결합할 수 있다.

또한, 상기 수평라인은, 상기 회수포트에 결합되는 회수관; 상기 레벨뷰파이프의 출구포트와 결합되는 상부가이드관; 상기 상부가이드관으로부터 절곡 연장되는 회수연장관; 상기 회수관과 상기 회수연장관을 수평하게 연결하며, 저면에 상기 바이패스관이 결합되는 합지포트를 형성하는 합지부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 구배라인은, 상기 유입연장관으로부터 상기 레벨뷰파이프의 입구포트로 연장되는 하부가이드관을 더 포함하며, 상기 하부가이드관은 상기 상부가이드관과 평행하도록 연장될 수 있다.

또한, 상기 경사분지부는 상면으로부터 내부 공간이 위치하는 하방으로 돌출되며, 상기 분지포트 보다 상기 유입연장관에 가깝게 위치하는 트랩부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 트랩부는, 상기 경사분지부의 상면으로부터 상기 유입관이 위치하는 방향으로 소정의 곡률을 가지도록 연장될 수 있다.

또한, 상기 트랩부는 곡면으로 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 다수의 센서모듈은, 상기 레벨뷰파이프의 가장 낮은 위치에 설치되며, 상기 레벨뷰파이프의 입구포트 보단 높게 위치하는 빈수센서모듈; 및 상기 빈수센서모듈로부터 상방으로 이격되도록 상기 레벨뷰파이프의 상부에 설치되며, 상기 레벨뷰파이프의 출구포트 보단 낮게 위치하는 하이센서모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 다수의 센서모듈은, 상기 빈수센서모듈 보다 높게 위치하는 로우센서모듈; 상기 로우센서모듈 보다 높게 위치하며, 상기 하이센서모듈 보다 낮게 위치하는 미들센서모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 빈수센서모듈과 상기 로우센서모듈의 상하 이격 거리는, 상기 로우센서모듈과 상기 미들센서모듈의 상하 이격 거리보다 작은 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 의하면, 탱크하우징에 설치된 히터의 과열을 방지하기 위한 냉각제 유동을 제어할 수 있다.

또한, 상기 레벨뷰파이프를 지지하도록 상기 탱크하우징에 이격 배치되는 지지플레이트를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 다수의 센서모듈은, 각각, 상기 지지플레이트의 전면에 결합되는 모듈지지부; 및 상기 모듈지지부에 의해 지지되며, 상기 레벨뷰파이프의 적어도 일부를 둘러싸도록 설치되는 액면검출센서를 포함할 수 있다.

본 발명을 따르면, 탱크 내부를 차지하는 냉각제(‘액체’)가 레벨뷰 파이프로 유동하는 라인은 구배를 형성하기 때문에, 상대적으로 가볍고 밀도가 낮은 버블(‘기포’)은 구배라인 내부에서 상승되어 상기 레벨뷰 파이프로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명을 따르면, 탱크 내부에서 발생된 버블은 구배라인에 의해 수위(또는 수위 레벨)을 감지하는 센서까지 도달할 수 없기 때문에, 레벨뷰파이프에서 수위를 감지하는 센서가 버블에 의해 영향을 받는 문제(예, 오작동 등)를 해결할 수 있다.

본 발명을 따르면, 레벨뷰파이프의 출구 측과 연결된 수평라인 및 레벨뷰파이프의 입구측과 연결된 구배라인 사이를 바이패스 라인이 연결하기 때문에 구배라인의 버블은 용이하게 상승 배출될 수 있는 장점이 있다.

본 발명을 따르면, 구배라인의 경사에 대응하여 형성되는 곡선형 트랩에 때문에 버블을 구배라인 내부에서 쉽게 포집하고, 바이패스관으로 상승 유동 하도록 가이드 할 수 있는 장점이 있다.

본 발명을 따르면, 탱크 내부에서 발생되는 미세한 버블뿐만 아니라, 불순물 등도 레벨뷰파이프로 유입되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명을 따르면, 냉각제를 저장하는 탱크 수위를 일정하게 유지하는 센서 작동의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 칠러(Chiller)를 순환하며 부하와 열 교환하는 냉각제 제어의 정확성과 효율성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크가 구비된 칠러(Chiller)를 예시적으로 보여주는 도면
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크의 사시도
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크의 정면도
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크의 좌측면도
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크의 내부에서 발생된 버블이 가이드 또는 제거되는 모습을 개념적으로 보여주는 도면
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 경사분지부의 측면 확대도
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 경사분지부의 사시도

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크가 구비된 칠러(Chiller)를 예시적으로 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크(1)가 구비된 칠러는, 탱크(1)에 저장된 냉각제가 순환하는 펌프(30,40), 부하(50) 및 열교환기(60)를 포함할 수 있다.

이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크(1)는 “탱크(1)”라고 이름할 수 있다.

한편, 상기 칠러에 구비되는 탱크(1)는 용도에 따라 각각 냉각제가 저장되도록 다수의 탱크(10,20)로 구비될 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예에서는 2개의 탱크(10,20)가 구비된 칠러를 기준으로 설명하도록 한다. 물론, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크(1)의 수는 이에 한정되는 것이 아니다.

일례로, 상기 칠러에 구비되는 탱크(1)는 제 1 탱크(10) 및 제 2 탱크(20)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 탱크(10)는 상대적으로 고온의 냉각제가 수용될 수 있다. 그리고 상기 제 2 탱크(20)는 상대적으로 저온의 냉각제가 수용될 수 있다. 또한, 상기 제 1 탱크(10)는 “고온탱크”라고 이름할 수 있고, 상기 제 2 탱크(20)는 “저온탱크”라고 이름할 수 있다.

상기 탱크(10,20)는, 수용된 냉각제의 온도를 일정 수준으로 유지시킬 수 있도록 상기 냉각제를 가열하는 히터(15)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 히터(15)는 제 1 탱크(10)에 구비될 수 있다. 상기 히터(15)의 작동에 의하여 상기 제 1 탱크(10)를 출입하는 냉각제는 상대적으로 고온을 형성할 수 있다.

한편, 상기 탱크(10,20)는 히터(15)의 과열을 방지하기 위하여 설정된 수위를 유지할 필요가 있다. 그리고 보다 정확한 수위 계측을 위하여, 상기 탱크(10,20)는 수위를 감지하기 위한 레벨뷰파이프(200) 및 다수의 센서모듈(230,240,250,260)을 포함할 수 있다. 이와 관련된 상세한 설명은 후술하도록 한다.

또한, 상기 탱크(10,20)는 냉각제를 도입하는 탱크입구(12,22) 및 수용된 냉각제를 토출시키는 탱크출구(11,21)를 더 포함할 수 있다.

일례로, 상기 제 1 탱크(10)의 탱크입구(12)는 고온탱크유입관(71)이 결합될 수 있다. 또한, 상기 제 2 탱크(20)의 탱크입구(22)는 저온탱크유입관(81)이 결합될 수 있다.

또한, 상기 탱크(10,20)는, 다수의 탱크 간에 냉각제 혼합을 가이드 할 수 있도록 브릿지 입구(13,23)를 더 포함할 수 있다.

일례로, 상기 제 1 탱크(10)는 저온브릿지관(85)이 결합되는 브릿지 입구(13)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 탱크(20)는 고온브릿지관(75)이 결합되는 브릿지 입구(23)를 포함할 수 있다.

상기 냉각제를 순환시키기 위한 펌프(30,40)는 상기 탱크(10,20)의 수에 대응되도록 제 1 탱크(10)와 대응되는 제 1 펌프(30) 및 제 2 탱크(20)와 대응되는 제 2 펌프(40)를 포함할 수 있다.

상기 제 1 펌프(30)는 상기 제 1 탱크(10)에서 토출되는 냉각제를 순환시킬 수 있다. 그리고 상기 제 2 펌프(40)는 상기 제 2 탱크(20)에서 토출되는 냉각제를 순환시킬 수 있다.

일례로, 상기 제 1 탱크(10)와 상기 제 1 펌프(30)는 고온탱크연결관(19)에 의해 연결되며, 상기 제 2 탱크(30)와 상기 제 2 펌프(40)는 저온탱크연결관(29)에 의해 연결될 수 있다.

상기 고온탱크연결관(19)은 상기 제 1 탱크(10)의 탱크출구(11)로부터 상기 제 1 펌프(30)의 유입단으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 고온탱크연결관(19)은 상기 제 1 탱크(10)에서 상기 제 1 펌프(30)로 냉각제가 유동하도록 구비될 수 있다.

상기 저온탱크연결관(29)은 상기 제 2 탱크(20)의 탱크출구(21)로부터 상기 제 2 펌프(40)의 유입단으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 저온탱크연결관(29)은 상기 제 2 탱크(20)에서 상기 제 2 펌프(40)로 냉각제가 유동하도록 구비될 수 있다.

상기 부하(50)는 상기 냉각제에 의하여 반도체 공정이나 기타 산업 공정에서 필요한 온도로 유지 또는 제어되는 장치일 수 있다.

상기 펌프(30,40)에서 토출되는 냉각제에 의하여 반도체 공정에서 요구하는 온도를 유지 또는 제어할 수 있는 부하(50)에는, 상기 제 1 펌프(30)와 연결되는 부하유입관(31)이 결합할 수 있다.

또한, 상기 칠러는 상기 부하(50)를 통과한 냉각제의 유동 방향을 제어하는 제 1 밸브(70)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 부하(50)에는 상기 제 1 밸브(70)와 연결되는 부하배출관(33)이 결합할 수 있다.

한편, 상기 부하유입관(31)은 제 1 펌프(30)에서 상기 부하(50)로 냉각제가 유동하도록 구비될 수 있다. 상기 부하유입관(31)을 유동하는 냉각제는, 상기 부하(50)로 제공되어 상기 부하(50)의 공정에 따라 필요한 온도를 유지 또는 제어시키는 기능을 수행할 수 있다. 일례로, 상기 부하유입관(31)에서 상기 부하(50)로 제공되는 냉각제는 상기 부하(50)를 순환하는 유체와 열 교환함으로써, 상기 유체를 설정된 온도로 유지시킬 수 있다.

상기 부하배출관(33)은 상기 부하(50)에 의해 열 교환된, 즉 상기 부하(50)의 냉각을 위한 열 교환의 결과로 가열된 냉각제(“고온 냉각제”)가 유입되는 배관으로 이해할 수 있다.

그리고 상기 부하배출관(33)은 상기 부하(50)에서 상기 제 1 밸브(70)의 입구단으로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 부하유입관(31) 및 상기 부하배출관(33)은, 제 1 펌프(30)에서 토출된 냉각제가 상기 부하(50)를 통과하여 유동하도록 가이드할 수 있다.

상기 제 1 밸브(70)는 삼방밸브(3way-valve)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 밸브(70)는 상기 부하배출관(33)이 결합되는 입구단, 고온탱크유입관(71)이 결합되는 제 1 출구단 및 고온브릿지관(75)이 결합되는 제 2 출구단을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 입구단으로 유입된 고온 냉각제는 상기 제 1 출구단과 상기 제 2 출구단으로 분기되어 토출될 수 있다.

또한, 상기 제 1 밸브(70)는 개도 제어를 통하여 토출되는 냉각제 유량을 제어할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 밸브(70)는 제 1 출구단과 제 2 출구단의 개도를 각각 조절함으로써 각각의 출구단으로 토출되는 냉각제의 유량을 제어할 수 있다.

상기 열교환기(60)는 상기 제 2 펌프(40)에서 토출되는 냉각제와 냉매배관(65)을 따라 유동하는 냉매를 열 교환시킬 수 있다.

그리고 상기 열교환기(60)는 제 2 펌프(40)와 연결되는 열교환기유입관(41)이 결합될 수 있다. 일례로, 상기 열교환기유입관(41)은 상기 제 2 펌프(40)의 토출단에서 상기 열교환기(60)로 연장될 수 있다. 즉, 상기 열교환기유입관(41)은 상기 제 2 펌프(40)에서 상기 열교환기(50)로 냉각제가 유동하도록 구비될 수 있다.

한편, 상기 칠러는 상기 열교환기(60)를 통과한 냉각제의 유동 방향을 제어하는 제 2 밸브(80)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 열교환기(60)는 상기 제 2 밸브(80)와 연결되는 열교환기배출관(43)이 출구 측에 결합될 수 있다.

상기 열교환기유입관(41)을 유동하는 냉각제는 상기 열교환기(60)를 통과하면서 상기 냉매배관(65)을 유동하는 냉매와 열 교환할 수 있다. 상기 냉매는 상기 제 2 펌프(40)로부터 토출되는 냉각제를 극저온으로 형성할 수 있도록 구비될 수 있다.

상기 열교환기(60)는 극저온의 냉각제를 형성하기 위한 구성으로 이해할 수 있다. 상기 열교환기배출관(43)은 상기 열교환기(60)에서 열 교환된, 즉 상기 냉매와 열 교환에 의해 냉각된 냉각제(“저온 냉각제”)가 유입되는 배관으로 이해할 수 있다.

상기 열교환기배출관(43)은 상기 열교환기(60)에서 상기 제 2 밸브(80)의 입구단으로 연장될 수 있다.

상기 열교환기유입관(41) 및 상기 열교환기배출관(43)은, 제 2 펌프(40)에서 토출된 냉각제가 상기 열교환기(60)를 통과하여 유동하도록 가이드할 수 있다.

상기 제 2 밸브(80)는 삼방밸브(3way-valve)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 밸브(80)는 상기 열교환기배출관(43)이 결합되는 입구단, 저온탱크유입관(81)이 결합되는 제 1 출구단 및 저온브릿지관(85)이 결합되는 제 2 출구단을 포함할 수 있다

또한, 상기 제 2 밸브(80)는 개도 제어를 통하여 토출되는 냉각제 유량을 제어할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 밸브(80)는 제 1 출구단과 제 2 출구단의 개도를 각각 조절함으로써 각각의 출구단으로 토출되는 냉각제의 유량을 제어할 수 있다.

한편, 상기 고온탱크유입관(71)은 상기 제 1 밸브(70)로 도입된 고온 냉각제를 상기 제 1 탱크(10)로 회수되도록 가이드할 수 있다. 상기 고온브릿지관(75)은 상기 제 1 밸브(70)로 도입된 고온 냉각제를 상기 제 2 탱크(20)로 유입되도록 가이드할 수 있다. 상기 저온탱크유입관(81)은 상기 제 2 밸브(80)로 도입된 저온 냉각제를 상기 제 2 탱크(20)로 회수되도록 가이드할 수 있다. 상기 저온브릿지관(85)은 상기 제 2 밸브(80)의 제 2 출구단으로부터 상기 제 1 탱크(10)의 브릿지 입구(13)로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 저온브릿지관(85)은 상기 제 2 밸브(80)로 도입된 저온 냉각제를 상기 제 1 탱크(10)로 유입되도록 가이드할 수 있다.

상기 고온브릿지관(75) 및 상기 저온브릿지관(85)은 상기 제 1 탱크(10)와 상기 제 2 탱크(20)에 온도가 상이한 냉각제를 혼합시킬 수 있도록 가이드할 수 있다.

즉, 상기 제 1 탱크(10)와 상기 제 2 탱크(20)에는, 상기 제 1 밸브(70)와 상기 제 2 밸브(80)를 통과하여 도입되는 냉각제가 혼합될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 탱크(10)와 상기 제 2 탱크(20)는, 고온 냉각제와 저온 냉각제가 혼합되는 혼합 냉각제를 생성할 수 있다.

상기 제 1 밸브(70)의 개도 및 상기 제 2 밸브(80)의 개도를 제어하는 수준에 따라, 상기 제 1 탱크(10)와 상기 제 2 탱크(20)에서 혼합되는 냉각제의 혼합 수준도 달라질 수 있다.

일례로, 상기 칠러는 상기 부하(50)의 공정이 상대적으로 높은 온도로 유지되어야 하는 경우, 이를 만족하기 위한 고온의 공급온도(일례로, 상온)를 가지는 냉각제를 부하(50)에 제공할 수 있다. 또한, 상기 칠러는 부하(50)의 다른 공정이 상대적으로 낮은 온도로 유지되어야 하는 경우, 이를 만족하기 위한 저온의 공급온도(일례로, 극저온)를 가지는 냉각제를 부하(50)에 제공할 수 있다.

즉, 상술한 칠러의 구성에 의하면, 상기 칠러는 상기 부하(50)의 공정에 맞춰 설정된 공급온도를 가지는 냉각제를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 냉각장치는 극저온에서 상온까지의 상대적으로 넓은 온도 범위 내에서 상기 부하(50)의 공정에 따라 필요한 온도로 냉각제를 제공할 수 있다. 일례로, 상기 극저온의 공급온도는 -100 도씨(°C)로 설정될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크(1)의 구조에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크의 정면도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크의 좌측면도이다.

도 2 내지 도 4을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 탱크(1)는, 냉각제가 저장되는 탱크하우징(100)을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 탱크하우징(100)은 내부 공간이 형성되는 육면체 형상을 가질 수 있다.

상기 탱크하우징(100)은, 상술한 탱크입구(12,22), 탱크출구(11,21) 및 브릿지입구(13,23)를 포함할 수 있다.

도 2를 기준으로, 상기 탱크입구(12,22)와 브릿지입구(13,23)는 탱크하우징(100)의 상부에 형성될 수 있다. 그리고 상기 탱크출구(11,21)는 상기 탱크하우징(100)의 하부에 형성될 수 있다. 일례로, 상기 탱크입구(12,22)는 상기 탱크하우징(100)의 후면 상부에 형성되며, 상기 브릿지입구(13,23)는 상기 탱크하우징(100)의 측면 상부에 형성될 수 있다. 이에 의하여, 냉각제는 상대적으로 탱크하우징(100)의 높은 위치에서 유입되어 내부의 수위를 형성할 수 있다.

한편, 상기 탱크입구(12,22)와 탱크출구(11,21)는 칠러를 형성하는 냉각 사이클의 구성에 따라 다수 개를 구비될 수 있다. 일례로, 상기 탱크출구(11,21)는 보조출구(11’,21’)로 포함할 수 있다. 그리고 상기 보조출구(11’,21’)는 상기 탱크출구(11,21)와 이격되도록 상기 탱크하우징(100)의 저면에 형성될 수 있다. 따라서, 상기 탱크하우징(100)에 저장된 냉각제는, 냉각 사이클을 형성하는 구성 중 냉각제가 필요한 구성에 각각 개별적으로 제공될 수 있다.

또한, 상기 탱크하우징(100)은 일 측면 하부에 형성되는 유입포트(110) 및 일 측면 상부에 형성되는 회수포트(190)를 더 포함할 수 있다.

상기 유입포트(100) 및 회수포트(190)는, 탱크하우징(100)의 수위를 감지하기 위해 후술할 레벨뷰파이프(200)와 연결되는 통로를 형성할 수 있다. 즉, 상기 유입포트(110) 및 회수포트(190)는 상기 탱크하우징(100)과 상기 레벨뷰파이프(200)를 연통하는 구성으로 이해할 수 있다.

따라서, 상기 레벨뷰파이프(200)는 탱크하우징(100)과 동일한 기압을 형성할 수 있다. 결국, 상기 탱크하우징(100)의 수위는 상기 레벨뷰파이프(100)의 수위와 동일할 수 있다.

상기 유입포트(110)는 레벨뷰파이프(200)로 저장된 냉각제가 유동하는 출구로 이해할 수 있다. 상기 유입포트(110)는 상기 탱크출구(11,21) 보다 높게 위치할 수 있다. 그리고 상기 유입포트(110)는 상기 탱크입구(12,22) 또는 브릿지입구(13,23) 보다는 낮게 위치한다.

또한, 상기 회수포트(190)는 레벨뷰파이프(200)로 유입된 냉각제가 탱크하우징(100)으로 회수되는 입구로 이해할 수도 있다. 여기서, 상기 회수포트(190)로 회수되는 냉각제는 기체 상태인 경우도 포함될 수 있다. 또한, 상기 회수포트(190)는 상기 탱크입구(12,22) 보다 높게 위치할 수 있다.

한편, 상기 탱크하우징(100)에는 상술한 히터(15)가 설치될 수 있다. 상기 히터(15)는 상기 탱크하우징(100)에 저장된 냉각제를 가열하기 위해 작동할 수 있다. 일례로, 상기 히터(15)는 상기 탱크하우징(100)의 전면 하부에 설치될 수 있다.

한편, 상기 히터(15)의 과열을 방지하기 위해서, 상기 탱크하우징(100)의 냉각제 수위는 최소 설정 수위만큼 유지될 필요가 있다. 즉, 상기 탱크하우징(100)의 수위는 상시 감지될 필요가 있다.

상기 탱크(1)는 상기 탱크하우징(100)의 냉각제 수위를 감지하기 위해, 레벨뷰파이프(200), 상기 레벨뷰파이프(200)를 지지하는 지지플레이트(210) 및 상기 레벨뷰파이프(200)에 설치되는 센서모듈(230,240,250,260)을 더 포함할 수 있다.

상기 지지플레이트(210)는 상기 레벨뷰파이프(200)를 후방에서 지지하도록 설치될 수 있다. 일례로, 상기 지지플레이트(210)는 상하 방향으로 길게 연장되는 사각 형상을 가질 수 있다.

상기 지지플레이트(210)는 상기 탱크하우징(100)의 전면으로부터 전방으로 이격 배치되며, 상기 지지플레이트(210)의 전면에 상기 레벨뷰파이프(200)와 센서모듈(230,240,250,260)이 지지되도록 결합될 수 있다.

상기 레벨뷰파이프(200)는 상기 탱크하우징(100)의 수위와 동일한 수위를 가지도록 구비될 수 있다. 일례로, 상기 레벨뷰파이프(200)는 상하 방향으로 길게 연장된 관으로 제공될 수 있다.

또한, 상기 레벨뷰파이프(200)는 최하단에 레벨뷰입구포트(201)를 형성하며, 최상단에 레벨뷰출구포트(202)를 형성할 수 있다.

상기 레벨뷰입구포트(201) 및 레벨뷰출구포트(202)는 상기 지지플레이트(210)를 관통하도록 전후 방향으로 연장될 수 있다. 그리고 상기 레벨뷰입구포트(201)는 하부가이드관(150)이 결합되며, 상기 레벨뷰풀구포트(202)는 상부가이드관(160)이 결합될 수 있다.

상기 센서모듈(230,240,250,260)은 상기 지지플레이트(210)의 전면에 결합되는 센서지지부(235,245,255,265)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 센서지지부(235,245,255,265)는 ‘ㄱ’ 형상의 절곡된 플레이트로 형성할 수 있다.

상기 센서지지부(235,245,255,265)의 상면은 상기 레벨뷰파이프(200)가 상하 방향으로 관통되도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 상기 센서지지부(235,245,255,265)의 상측에 상기 레벨뷰파이프(200)의 둘레를 적어도 일부 둘러싸도록 센서가 위치할 수 있다.

상기 센서는 액면검출센서를 포함할 수 있다. 상기 액면검출센서는 빛의 강도를 측정하여 대상을 감지하는 광학센서로 이해할 수 있다.

일례로, 상기 레벨뷰파이프(200)의 내부에 냉각제(액체)가 없는 경우, 상기 레벨뷰파이프(200)와 공기의 굴절률 차이가 크기 때문에 빛이 레벨뷰파이프 내부 벽면에서 반사되어 센서의 수광부에 입광될 수 있다. 이를 이용하여 센서는 상기 레벨뷰파이프(200)의 감지 높이만큼 냉각제의 수위가 도달하지 못한 것으로 판단할 수 있다.

반면에, 레벨뷰파이프(200)의 내부에 냉각제(액체)가 있는 경우, 상기 레벨뷰파이프(200)와 액체의 굴절률 차이가 작기 때문에 빛이 액체로 들어가 센서의 수광부에 입광되지 않을 수 있다. 이를 이용하여 센서는 상기 레벨뷰파이프(200)의 감지 높이만큼 냉각제의 수위가 도달한 것을 판단할 수 있다.

한편, 상기 센서모듈(230,240,250,260)은 상기 레벨뷰입구포트(201)와 상기 레벨뷰출구포트(202) 사이에 위치하도록 상기 레벨뷰파이프(200)의 상하 방향을 따라 다수 개로 구비될 수 있다.

이하에서는, 다수의 센서모듈이 레벨뷰파이프(200)의 상하 길이를 따라 상호 이격 설치된 실시예를 기준으로 설명하도록 한다.

상기 센서모듈(230,240,250,260)은 히터(15)의 작동에 의한 과열 또는 냉각제의 과도하게 낮은 수위 또는 냉각제의 과도하게 높은 수위에 의한 문제를 방지하기 위해, 상기 레벨뷰파이프(200)에 설치되어 상기 탱크하우징(100)의 수위와 동기화된 상기 레벨뷰파이프(200)의 수위를 감지할 수 있다.

상세히, 상기 센서모듈(230,240,250,260)은 상기 탱크하우징(100)의 빈수(또는 냉각제 수위가 작동 가능한 최소 수위 보다 낮아진 경우)를 감지하기 위해 상기 레벨뷰파이프(200)의 가장 낮은 위치에 설치되는 빈수센서모듈(230) 및 상기 탱크하우징(100)의 만수(또는 냉각제 수위가 작동 가능한 최대 수위 보다 높아진 경우)를 감지하기 위해 상기 레벨뷰파이프(200)의 가장 높은 위치에 설치되는 하이센서모듈(260)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 빈수센서모듈(230)은 상기 레벨뷰입구포트(201) 보다 상측에 위치할 수 있다. 그리고 상기 만수센서모듈(260)은 상기 레벨뷰출구포트(202) 보다 하측에 위치할 수 있다.

일례로, 상기 레벨뷰파이프(200)의 내부 수위가 상기 빈수센서모듈(230)의 감지 위치 보다 낮아진 경우, 상술한 바와 같이 빈수센서모듈(230)의 수광부에 빛이 입광될 것이다. 따라서, 상기 빈수센서모듈(230)은 탱크하우징(100)의 수위가 정상적인 작동을 위한 최소 수위보다 낮아진 것을 검출하여 제어부(미도시)에 신호를 제공할 수 있다. 이때 상기 제어부(미도시)는 탱크출구(11,21)를 닫고 냉각 사이클을 순환하는 냉각제를 탱크하우징(100)으로 회수되도록 제어할 수 있다.

상기 빈수센서모듈(230)은 센서를 지지하는 모듈지지부(235)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 하이센서모듈(260)은 센서를 지지하는 모듈지지부(265)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 센서모듈(230,240,250,260)은, 상기 빈수센서모듈(230) 보다 상방으로 이격 배치되는 로우센서모듈(240), 상기 로우센서모듈(240) 보다 상방으로 이격 배치되며 상기 하이센서모듈(260) 보단 하방에 위치하는 미들센서모듈(250)을 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 미들센서모듈(250)은 상기 하이센서모듈(260)의 하방으로 이격 배치될 수 있다.

또한, 상기 로우센서모듈(240)과 상기 미들센서모듈(250)도 각각의 센서를 지지하는 모듈지지부(245,255)를 각각 포함할 수 있다.

또한, 상기 빈수센서모듈(230)과 상기 로우센서모듈(240)의 이격 거리는, 상기 로우센서모듈(240)과 미들센서모듈(250)의 이격 거리 보다 짧을 수 있다. 따라서, 상기 로우센서모듈(240)에서 수위가 낮아진 것을 감지하면 제어부(미도시)는 탱크하우징(100)으로 회수되는 냉각제의 양을 증가하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 상기 레벨뷰파이프(200)의 수위는 4개의 감지 포인트에 의해 측정될 수 있다. 여기서, 상기 4개의 감지 포인트가 각각의 센서모듈이 설치되는 위치로 이해할 수 있다.

물론, 상기 로우센서모듈(240)과 상기 미들센서모듈(250) 사이의 이격 거리 또는 상기 미들센서모듈(250)과 하이센서모듈(260) 사이의 이격 거리는, 탱크하우징(100)에 저장되는 냉각제의 스펙에 따라 사용자가 임의로 설정할 수 있을 것이다.

상기 탱크(1)는 상기 탱크하우징(100)과 상기 레벨뷰파이프(200)를 연결하기 위한, 유입관(120), 경사분지부(130), 유입연장관(140) 및 하부가이드관(150)을 더 포함할 수 있다.

상기 유입관(120)은 상기 유입포트(110)와 결합되어 상기 경사분지부(130)의 입구로 연장될 수 있다. 여기서, 상기 유입포트(110)는 상기 경사분지부(130) 보다 높게 위치할 수 있다.

즉, 상기 유입관(120)은 상기 유입포트(110)로부터 상기 경사분지부(130)로 소정의 경사를 가지도록 하방으로 연장될 수 있다.

상기 경사분지부(130)는 상기 유입관(120)이 결합되는 입구와 상기 유입연장관(140)이 결합되는 출구를 형성할 수 있다. 일례로, 상기 경사분지부(130)는 육면체의 외관을 가지는 관 형상으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 경사분지부(130)에서 입구와 출구는, 서로 마주보는 전면과 후면에 각각 형성될 수 있다.

또한, 상기 경사분지부(130)는 상술한 입구에서 출구로 소정의 경사를 가지도록 하방으로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 경사분지부(130)의 입구에서 출구로 연장되는 경사는 상기 유입관의 경사와 동일할 수 있다.

또한, 상기 경사분지부(130)는 후술할 바이패스관(300)이 결합되는 분지포트(135)를 형성할 수 있다. 일례로, 상기 분지포트(135)는 상기 경사분지부(130)의 상면에 형성될 수 있다. 즉, 상기 분지포트(135)는 상기 경사분지부의 입구와 출구 사이에 위치할 수 있다.

상기 유입연장관(140)은 상기 경사분지부(130)의 출구와 결합할 수 있다. 또한, 상기 유입연장관(140)은 상기 경사분지부(130)로부터 소정의 경사를 가지도록 하방으로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 유입연장관(140)의 경사는 상기 경사분지부(130) 또는 상기 유입관(120)의 경사와 동일할 수 있다.

즉, 상기 경사분지부(130)를 기준으로, 상기 유입관(120)은 상대적으로 높은 위치에 배치되며, 상기 유입연장관(140)은 상대적으로 낮은 위치에 배치될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 유입관(120), 경사분지부(130), 유입연장관(140)은 소정의 경사를 가지도록 배치될 수 있다. 따라서, 상기 유입관(120), 경사분지부(130) 및 유입연장관(140)은 ‘구배라인(G)’이라 이름할 수 있다.

한편, 레벨뷰파이프(200)에 채워진 냉각제(액체)는 상대적으로 상온에 가까워질 수 있다. 따라서, 상기 탱크하우징(100)에 저장된 냉각제(액체) 보다 상대적으로 낮은 밀도를 가질 수 있다. 상기 탱크하우징(100)에 저장된 냉각제는 일반적으로 0도씨 이하의 온도를 형성하기 때문이다. 즉, 상기 탱크하우징(100)과 레벨뷰파이프(200) 사이에는 밀도 차로 인한 냉각제(액체)의 순환작용이 발생할 수 있다. 더하여, 냉각제가 상기 탱크하우징(100)을 출입하는 순환작용도 더해질 수 있다.

상기한 순한작용에 의해, 상기 탱크하우징(100) 내부 면에 미세한 버블(Bubble)이 발생할 수 있다. 또한, 상기 미세한 버블들이 모이면 버블의 크기는 더 커질 수 있다.

일반적으로 버블은 밀도가 매우 작아 탱크하우징(100)의 수위 면으로 향하게 될 것이다. 그러나, 발생된 버블 중 일부가 상술한 순환작용에 기인하여 상기 유입관(120)으로 유입되어 레벨뷰파이프(200)로 유동할 수 있다. 이 경우, 상기 레벨뷰파이프(200) 내부에서 상기 버블(또는 기포)의 영향으로 센서모듈(230,240,250,260)이 오감지를 일으킬 수 있다.

그러나, 상술한 구배라인(G)에 의하면, 상기 탱크하우징(100)에서 상기 레벨뷰파이프(200)로 유동하는 냉각제(액체)의 유로에 경사(또는 구배)를 제공할 수 있다. 즉, 상기 구배라인(G) 중 가장 높은 위치의 유입포트(110)에서부터 가장 낮은 위치의 유입연장관(140)의 출구까지 경사진 유로가 형성될 수 있다. 이에 의하면, 상기 탱크하우징(100)과 레벨뷰파이프(200) 사이의 순환 작용에 기인하여 발생한 버블(bubble)은 상대적으로 하방에 위치한 유입연장관(140)으로 흘러가기 어려워 진다. 결국, 상기 구배라인(G)에 의하여, 상기 레벨뷰파이프(200)로 향하는 버블의 유동을 방지할 수 있다.

더하여, 상술한 바와 같이, 버블이 레벨뷰파이프(200)로 유입되는 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시 예에서는 구배라인(G)뿐만 아니라 바이패스관(300)과 경사분지부(130)의 트랩부(133)를 더 제안하고 있다. 이와 관련된 상세한 설명은 후술하도록 한다.

한편, 상기 하부가이드관(150)은 상기 유입연장관(140)과 결합되어 레벨뷰입구포트(201)로 연장될 수 있다. 즉, 상기 하부가이드관(150)은 상기 지지플레이트(210)의 하부에 관통 형성된 레벨뷰입구포트(201)와 결합할 수 있다.

상기 하부가이드관(150)의 상기 탱크하우징(100)의 전면의 전방에서 수평 방향으로 연장될 수 있다.

상기 하부가이드관(150)은 구배라인(G)의 가장 낮은 높이와 동일한 높이를 가지도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 하부가이드관(150)은 유입연장관(140)의 최하단과 동일한 높이로 연장될 수 있다. 그리고 상기 하부가이드관(150)는 지면(또는 기준면)에 수평을 이루도록 배치될 수 있다. 따라서, 상기 레벨뷰입구포트(201)는 유입포트(110) 보다 낮은 높이에 위치할 수 있다.

즉, 상기 하부가이드관(150)과 상기 유입연장관(140)와 결합되는 부분은, 입구와 출구가 높이 차를 가지도록 형성될 수 있다. 일례로, 상기 하부가이드관(150)은 상기 유입연장관(140)과 결합을 위한 하부절곡관(155)을 포함할 수 있다.

상기 하부절곡관(155)은 상기 유입포트(110) 보다 낮게 위치할 수 있다. 또한, 상기 하부절곡관(155)은 상기 유입연장관(140)의 하단(또는 출구측)에 결합되어 유로의 경사를 수평으로 전환하도록 연장될 수 있다.

일례로, 상기 하부절곡관(155)은 상기 유입연장관(140)의 하단과 결합되도록 상기 유입연장관(140)의 경사에 대응 형성된 경사관부과 상기 경사관에서 대략 90도 방향으로 절곡 연장되어 상기 하부가이드관(150)의 수평 방향으로 연장되는 수평관부를 가질 수 있다. 여기서, 상기 수평관부는 상기 하부가이드관(150)과 일체로 형성될 수 있다.

물론, 상기 유입연장관(140), 하부절곡관(155) 및 하부가이드관(150)을 일체로 형성하는 것도 가능할 것이다. 이 경우, 상기 구배라인(G)은 상기 하부가이드관(150)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 구배라인(G)은 상기 유입포트(110)와 상기 레벨뷰입구포트(201)를 연결할 수 있다.

한편, 상기 탱크(1)는 상기 탱크하우징(100)과 상기 레벨뷰파이프(200)를 연결하기 위한, 상부가이드관(160), 회수연장관(168), 합지부(170) 및 회수관(180)을 더 포함할 수 있다.

상기 상부가이드관(160)은 상기 레벨뷰출구포트(202)에 결합할 수 있다. 그리고 상기 상부가이드관(160)은 상기 하부가이드관(150)과 평행을 이루도록 수평 방향으로 배치될 수 있다. 일례로, 상기 상부가이드관(160)은 상기 레벨뷰출구포트(202)로부터 상기 회수연장관(168)까지 높이의 변화 없이 수평을 이루도록 연장될 수 있다.

상기 상부가이드관(160)은 상기 회수연장관(168)과 결합을 위한 상부절곡관(165)을 더 포함할 수 있다.

상기 상부절곡관(165)은 상기 상부가이드관(160)의 단부에 형성되어 대략 90도 방향으로 절곡 형성될 수 있다. 즉, 상기 상부절곡관(165)의 일 단부는 상기 회수연장관(168)과 결합되며, 상기 상부절곡관(165)의 타 단부는 상기 상부가이드관(160)과 일체로 결합될 수 있다.

상기 상부절곡관(165)은 상기 탱크하우징(100)의 전면에서 측면을 따르도록 절곡 형성될 수 있다. 따라서, 상기 상부절곡관(165)은 상기 탱크하우징(100)의 전면 보다 전방에 위치하는 상부가이드관(160)과 상기 탱크하우징(100)의 측면 보다 측방에 위치하는 회수연장관(168)을 연결할 수 있다.

상기 상부절곡관(165)과 연결된 회수연장관(168)은 합지부(170)와 결합되도록 연장될 수 있다. 즉, 상기 회수연장관(168)도 수평을 이루도록 연장될 수 있다.

또한, 상기 합지부(170)는 상기 회수연장관(168)과 수평을 이루도록 배치될 수 있다.

상기 합지부(170)는 ‘T’ 형상의 유로가 내부에 형성되도록 구비될 수 있다. 일례로, 상기 회수연장관(168)과 결합된 합지부(170)는 서로 마주보는 전면과 후면에 입구와 출구를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 합지부(170)의 입구는 상기 회수연장관(168)과 결합될 수 있다. 그리고 상기 합지부(170)의 저면에는 후술할 바이패스관(300)이 결합하는 합지포트(175)를 형성할 수 있다.

상기 회수관(180)은 상기 합지부(170)의 출구에 결합할 수 있다.

또한, 상기 회수관(180)은 상기 합지부(170)로부터 연장되어 탱크하우징(100)의 회수포트(190)에 결합될 수 있다. 그리고 상기 회수관(180)은 높이의 변화 없이 수평을 이루도록 배치될 수 있다.

상기 회수관(180)은 상기 회수포트(190)로부터 상기 합지부(170)까지 상기 회수연장관(168)과 수평을 이루도록 연장될 수 있다.

따라서, 상기 회수관(180), 합지부(170), 회수연장관(168) 및 상부가이드관(160)은 ‘수평라인’이라 이름할 수도 있다.

한편, 상기 탱크(1)는 상기 경사분지부(130)와 상기 합지부(170)를 연결하는 바이패스관(300)을 더 포함할 수 있다.

상기 바이패스관(300)은 하측에 위치한 구배라인(G)으로부터 분기되어 상측에 위치한 수평라인으로 연장될 수 있다.

상세히, 상기 바이패스관(300)은 상기 레벨뷰파이프(200)와 평행을 이루도록 상하 방향으로 연장될 수 있다. 그리고 상기 바이패스관(300)은 상기 경사분지부(130)의 상면에 형성된 분지포트(135)에 결합할 수 있다. 그리고 상기 바이패스관(300)은 상기 합지부(170)의 저면에 형성된 합지포트(175)에 결합할 수 있다.

즉, 상기 바이패스관(300)의 일 단부는 상기 경사분지부(130)에 결합되고, 상기 바이패스관(300)의 타 단부는 상기 합지부(170)에 결합됨으로써 상기 경사분지부와 합지부를 연통시킬 수 있다. 즉, 상기 바이패스관(300) 내부의 냉각제(액체) 수위는 상기 탱크하우징(100) 및 레벨뷰파이프(200)와 동일할 수 있다.

또한, 상기 바이패스관(300)은 상기 탱크하우징(100)의 일 측면의 측방에서 상기 탱크하우징(100)의 높이 방향을 따라 구비될 수 있다. 일례로, 상기 바이패스관(300)은 상기 분지포트(135)로부터 상기 합지포트(175)까지 상하 방향으로 연장될 수 있다.

상술한 버블이 구배라인(G)에 유입된 경우, 상기 바이패스관(300)은 상기 경사분지부(130)로부터 유입된 버블을 상승시켜 제거해 줄 수 있다. 즉, 상기 바이패스관(300)에 의해 버블이 레벨뷰파이프(200)로 유동하는 것을 방지할 수 있다.

이와 관련된 냉각제(액체)와 버블의 유동은 도 5를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 공정용 냉각제 탱크의 내부에서 발생된 버블이 가이드 또는 제거되는 모습을 개념적으로 보여주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 상기 탱크하우징(100)에는 탱크입구(12,22)로 냉각제가 유입(CI)되며 탱크출구(11,21)로 냉각제가 배출되(CO)는 냉각제(액체)의 순환이 발생할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 상기 탱크하우징(100), 바이패스관(300) 및 레벨뷰파이프(200)는 동일한 수위(h)를 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 레벨뷰파이프(200)는 상기 탱크하우징(100)의 전면으로부터 이격되어 위치할 수 있다. 이에 상대적으로 상기 레벨뷰파이프(200)의 냉각제(W2)는 상온에 가까울 수 있다. 한편, 일반적으로 상기 탱크하우징(100)의 냉각제(W1)는 냉각 사이클의 순환에 의해 0도씨 이하의 낮은 온도를 형성할 수 있다. 즉, 탱크하우징(100)의 냉각제(W1)와 상기 레벨뷰파이프(200)의 냉각제(W2) 사이에 밀도 차가 형성되어 냉각제의 순환(CF)이 발생할 수도 있다.

상술한 냉각제의 순환에 의하여 상기 탱크하우징(100)의 내부에서 발생되는 버블(BO)은 일반적으로 밀도가 매우 작기 때문에 탱크하우징(100)의 수위 면으로 향하게 되고 제거 될 수 있다.

그러나, 상기 발생된 버블(BO) 중 일부는 상술한 순환작용에 기인하여 상기 유입관(120)으로 유입될 수 있다.

그리고 상술한 바와 같이 상기 버블(BO)이 레벨뷰파이프(200)로 유동하는 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 탱크(1)는 구배라인(G)을 형성하고, 상기 구배라인(G)과 수평라인을 직접 연결하는 바이패스관(300)을 구비할 수 있다.

여기서, 상기 유입관(120)과 상기 유입연장관(140)이 형성하는 경사에 의하면, 상기 구배라인(G) 내부 파이프에서 높이 차가 형성되어 버블(BO)의 진입이 어려워지고. 가령 상기 유입관(120)으로의 버블 일부가 유입(BF)된다 하더라도, 상기 구배라인(G) 내부에서 상대적으로 하방으로 유동하기 어려워질 수 있다.

더하여, 상기 유입관(120)으로의 버블 일부가 유입된 경우라도, 상기 버블(BF)은 상승하려는 경향 때문에 상기 경사분지부(130)에서 상기 바이패스관(300)으로 유입되어 상승할 수 있다. 즉, 상기 구배라인(G)으로 버블이 유입되어도 상기 바이패스관(300)으로 유동하여 상승함으로써 상기 바이패스관(300)의 수위 면에서 제거될 수 있다.

더하여, 상기 구배라인(G)에서 보다 용이하게 버블(BO)을 포집하여 바이패스관(300)으로 가이드 될 수 있도록 상기 경사분지부(130)는 트랩 구조를 가질 수 있다.

이하에서는 상기 경사분지부(130)의 트랩 구조에 대해 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 경사분지부의 측면 확대도이며, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 경사분지부의 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 경사분지부(130)는, 상기 유입관(120)의 단부(120a)가 결합하는 입구 및 상기 입구와 마주보는 반대 편 면에 형성되어 상기 유입연장관(140)의 단부(140a)가 결합하는 출구를 포함할 수 있다.

그리고 상기 경사분지부(130)는 상기 입구와 출구 사이의 상면에 상기 바이패스관(300)이 결합되는 분지포트(135)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 유입관(120)의 단부(120a)에서 상기 경사분지부(30)로 유입되는 냉각제(WF)는, 상기 출구를 통해 상기 유입연장관(140)으로 유동하는 유로(WF1)와 상기 분지포트(135)를 통해 상기 바이패스관(300)으로 유동하는 유로(WF2)로 분기되어 유동할 수 있다.

또한, 상기 경사분지부(130)는 상기 입구가 상기 출구 보다 높게 위치하도록 경사지게 배치되며, 내부 공간이 형성된 대략 육면체 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 경사분지부(130)는 분지포트(135)가 형성된 상면에서 상기 내부 공간을 향하도록 돌출되는 트랩부(133)를 더 포함할 수 있다.

상기 트랩부(133)는 상기 분지포트(135) 보다 상기 출구에 가깝도록 위치할 수 있다. 일례로, 상기 유입관(120)을 통해 경사분지부(130)로 유입되는 냉각제(액체)의 유동 방향(WF)을 기준으로, 상기 트랩부(133)는 상기 경사분지부(130)의 상면에서 상기 분지포트(135) 보다 하류 측에 위치할 수 있다. 즉, 상기 냉각제의 유동방향(WF)을 따라 상기 분지포트(135)와 상기 트랩부(133)가 순차적으로 위치할 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 트랩부(133)는 상기 분지포트(135)의 끝 단부에 위치하도록 형성할 수 있다. 따라서, 상기 경사분지부(130)로 유입되는 버블은 상승하는 성질로 인하여 상기 트랩부(133)에 포집되고, 곧장 상기 바이패스관(300)으로 상승 유동할 수 있다.

또한, 상기 트랩부(130)는 상기 경사분지부(130)의 상면으로부터 상기 내부 공간이 위치하는 하방으로 소정의 폭을 가지도록 연장될 수 있다. 일례로, 상기 트랩부(133)는 상기 버블의 포집을 향상시키면서도 냉각제의 유동 흐름에 대한 간섭을 최소화하도록 곡면으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 트랩부(133)는 상기 경사분지부(130)의 상면에서부터 상기 연장관(120)의 단부(120a)가 위치하는 방향으로 소정의 곡률을 가지도록 하방으로 연장될 수 있다.

상기 구배라인(G)이 형성하는 내부 공간은 미시적으로 액체가 위치하는 하층과 기체가 위치하는 상층으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 구배라인(G)으로 유입된 버블은 상층에서 유동하며, 상기 경사분지부(130)에서 트랩부(133)에 의해 포집될 수 있다. 이에 의하면, 상기 트랩부(133)는 버블의 하강을 방지하면서도 상기 분지포트(135)로 유동을 가이드 할 수 있다. 따라서, 상기 버블이 레벨뷰파이프(200)로 유동하는 것을 방지할 수 있다.

1: 냉각제 탱크
100: 탱크하우징
130: 경사분지부
200: 레벨뷰 파이프
300: 바이패스관

Claims (15)

1. 상부에 냉각제가 유입되도록 형성된 탱크입구, 하부에 냉각제가 배출되도록 형성된 탱크출구, 상기 탱크출구 보다 높게 위치하도록 하부에 형성되는 유입포트 및 상기 탱크입구 보다 높게 위치하도록 상부에 형성되는 회수포트를 포함하고, 냉각제가 수용되는 공간을 형성하는 탱크하우징;
   상기 탱크하우징에 이격 배치되며, 상기 탱크하우징과 동일한 수위를 가지도록 구비되는 레벨뷰파이프;
   상기 탱크하우징과 상기 레벨뷰파이프가 연통되도록, 상기 레벨뷰파이프의 상단에 형성된 출구포트와 상기 회수포트를 연결하는 수평라인;
   상기 레벨뷰파이프의 하단에 형성된 입구포트와 상기 유입포트를 연결하는 구배라인; 및
   상기 레벨뷰파이프의 수위를 감지하도록 상기 레벨뷰파이프의 상하 연장 방향을 따라 설치되며, 상호 높이가 다르도록 이격 배치되는 다수의 센서모듈을 포함하며,
   상기 유입포트는 상기 레벨뷰파이프의 입구포트 보다 높게 위치하며,
   상기 구배라인은 상기 유입포트로부터 경사를 가지도록 연장되는 냉각제 탱크.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 구배라인은,
   상기 유입포트로부터 경사를 가지도록 하방으로 연장되는 유입관;
   상기 유입관과 결합하는 입구를 가지며, 상기 유입관의 경사에 대응하여 하방으로 연장되는 경사분지부; 및
   상기 경사분지부의 출구와 결합되며, 상기 경사분지부의 경사에 대응하여 하방으로 연장되는 유입연장관을 포함하며,
   상기 경사분지부는 상기 유입관 보다 낮고 상기 유입연장관 보다 높게 위치하는 냉각제 탱크.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 구배라인은, 상기 유입연장관으로부터 상기 레벨뷰파이프의 입구포트로 연장되는 하부가이드관을 더 포함하며,
   상기 하부가이드관은 수평 방향으로 연장되는 냉각제 탱크.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 하부가이드관은, 상기 유입연장관의 하단에 결합되어 유로의 경사를 수평으로 전환하도록 절곡 연장되는 하부절곡관을 포함하는 냉각제 탱크.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 구배라인에서 분기되어 상기 수평라인으로 연장되는 바이패스관을 더 포함하는 냉각제 탱크.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 구배라인은,
   상기 유입포트로부터 경사를 가지도록 하방으로 연장되는 유입관;
   상기 유입관과 결합하는 입구를 가지며, 상기 유입관의 경사에 대응하여 하방으로 연장되는 경사분지부; 및
   상기 경사분지부의 출구와 결합되며, 상기 경사분지부의 경사에 대응하여 하방으로 연장되는 유입연장관을 포함하며,
   상기 바이패스관은 상기 경사분지부의 입구와 출구 사이에 형성되는 분지포트에 결합하는 냉각제 탱크.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 수평라인은
   상기 회수포트에 결합되는 회수관;
   상기 레벨뷰파이프의 출구포트와 결합되는 상부가이드관;
   상기 상부가이드관으로부터 절곡 연장되는 회수연장관;
   상기 회수관과 상기 회수연장관을 수평하게 연결하며, 저면에 상기 바이패스관이 결합되는 합지포트를 형성하는 합지부를 포함하는 냉각제 탱크.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 구배라인은, 상기 유입연장관으로부터 상기 레벨뷰파이프의 입구포트로 연장되는 하부가이드관을 더 포함하며,
   상기 하부가이드관은 상기 상부가이드관과 평행하도록 연장되는 냉각제 탱크.
   
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 경사분지부는 상면으로부터 내부 공간이 위치하는 하방으로 돌출되며, 상기 분지포트 보다 상기 유입연장관에 가깝게 위치하는 트랩부를 더 포함하는 냉각제 탱크.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 트랩부는, 상기 경사분지부의 상면으로부터 상기 유입관이 위치하는 방향으로 소정의 곡률을 가지도록 연장되는 냉각제 탱크.
    
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 트랩부는 곡면으로 가지는 냉각제 탱크.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 센서모듈은,
    상기 레벨뷰파이프의 가장 낮은 위치에 설치되며, 상기 레벨뷰파이프의 입구포트 보단 높게 위치하는 빈수센서모듈; 및
    상기 빈수센서모듈로부터 상방으로 이격되도록 상기 레벨뷰파이프의 상부에 설치되며, 상기 레벨뷰파이프의 출구포트 보단 낮게 위치하는 하이센서모듈을 포함하는 냉각제 탱크.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 다수의 센서모듈은,
    상기 빈수센서모듈 보다 높게 위치하는 로우센서모듈;
    상기 로우센서모듈 보다 높게 위치하며, 상기 하이센서모듈 보다 낮게 위치하는 미들센서모듈을 더 포함하며,
    상기 빈수센서모듈과 상기 로우센서모듈의 상하 이격 거리는, 상기 로우센서모듈과 상기 미들센서모듈의 상하 이격 거리보다 작은, 냉각제 탱크.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 레벨뷰파이프를 지지하도록 상기 탱크하우징에 이격 배치되는 지지플레이트를 더 포함하며,
    상기 다수의 센서모듈은, 각각,
    상기 지지플레이트의 전면에 결합되는 모듈지지부; 및
    상기 모듈지지부에 의해 지지되며, 상기 레벨뷰파이프의 적어도 일부를 둘러싸도록 설치되는 액면검출센서를 포함하는 냉각제 탱크.
    
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 냉각제 탱크;
    상기 냉각제 탱크에 저장된 냉각제가 순환하도록 구비되는 펌프;
    상기 펌프에서 토출되는 냉각제에 의하여 반도체 공정에서 요구하는 온도를 유지 또는 제어할 수 있는 부하; 및
    냉매와 열 교환을 통해 상기 냉각제의 온도를 상기 부하가 요구하는 온도로 형성하는 열교환기를 포함하는, 칠러.
    

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