KR101565757B1 - A semiconductor wafer heating apparatus based on a high speed passive heat transfer device - Google Patents

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권수용
정욱철
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한국표준과학연구원
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for uniformly heating a semiconductor wafer using a natural circulation type heat transfer device and, more particularly, to an apparatus for uniformly heating a semiconductor wafer using a two-phase operation fluid of a vapor phase and a liquid phase. The apparatus for uniformly heating the semiconductor wafer using the natural circulation type heat transfer device according to the embodiment of the present invention includes a heat plate (100), a first transfer pipe (200), a cooler (300), a second transfer pipe (400), an operation fluid compensation unit (500) which is connected to the cooler (300) through the second transfer pipe (400), an evaporator (600), and a third transfer pipe (700).

Description

자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치{A semiconductor wafer heating apparatus based on a high speed passive heat transfer device}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a semiconductor wafer heating apparatus using a natural circulation type heat transfer apparatus,

본 발명은 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치에 관한 것으로서, 자연순환식 열전달장치를 이용하여 상변화된 고속의 고온 증기가 흐르는 증기관을 반도체 웨이퍼 일측에 구비되는 열판 내부에 나선 형태로 등간격을 유지하며 배열함으로써, 열판의 온도 균일도를 향상시켜 반도체 웨이퍼를 균일하게 가열할 수 있는 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor wafer uniform heating apparatus using a natural circulation type heat transfer apparatus, and a steam tube through which a high-speed, high-temperature steam is passed through a natural circulation type heat transfer apparatus, The present invention relates to a semiconductor wafer uniform heating apparatus using a natural circulation type heat transfer apparatus capable of uniformly heating a semiconductor wafer by improving the temperature uniformity of the heat plate.

본 발명은 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 자연순환식 열전달장치를 이용하여 상변화된 고속의 고속 증기가 흐르는 증기관을 반도체 웨이퍼를 가열하는 열판 내부에 배열함으로써, 열판의 온도 균일도를 향상시켜 반도체 웨이퍼를 균일하게 가녕할 수 있는 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a semiconductor wafer uniform heating apparatus using a natural circulation type heat transfer apparatus, and more particularly, to a semiconductor wafer uniform heating apparatus using a natural circulation type heat transfer apparatus, To uniformly heat the semiconductor wafer, thereby uniformly heating the semiconductor wafer.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 웨이퍼 가열 장치의 구성을 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor wafer heating apparatus according to the prior art.

도 1을 참조하면, 공정 챔버(process chamber, 10) 상부에는 냉각 가스 주입부(20)와 냉각 가스 주입부(20)의 일측에 연결된 냉각 가스 배관(25)으로 이루어진 냉각 장치가 구비되어 있다. 공정 챔버(10) 내부에는 전도판(30), 웨이퍼(wafer, W)를 전도판(30)으로부터 띄우기 위한 지지점(35) 및 전도판(30)에 열을 가하기 위한 발열판(40)이 구비되어 있다. 참조번호 A는 웨이퍼(W) 가열 후 공점 챔버(10)의 냉각 장치에 의한 냉각 가스의 흐름을 나타내는 것이다. 단면도인 관계로 표시되지 않았지만, 냉각 가스가 흐를 수 있는 공간이 공정 챔버(10) 내벽과 전도판(30) 및 발열판(40) 사이에 존재한다.Referring to FIG. 1, a cooling apparatus including a cooling gas injection unit 20 and a cooling gas piping 25 connected to one side of the cooling gas injection unit 20 is provided on a process chamber 10. Inside the process chamber 10, a supporting point 35 for floating the conductive plate 30, the wafer W from the conductive plate 30, and a heating plate 40 for applying heat to the conductive plate 30 are provided have. Reference numeral A denotes the flow of the cooling gas by the cooling device of the hollow chamber 10 after the wafer W is heated. A space in which the cooling gas can flow exists between the inner wall of the process chamber 10 and the conductive plate 30 and the heat generating plate 40 although it is not shown in the cross sectional view.

여기서, 발열판(40)은 열선을 감아서 형성한 기계적인 부품으로서, 이를 이용하여 열을 가하는 경우에는 발열판(40)의 발열 속도 및 발열 균일도를 향상시키는데 한계점이 있다.Here, the heating plate 40 is a mechanical part formed by winding a heating wire, and when heating is performed using the heating plate 40, there is a limitation in improving the heating rate and uniformity of heat generation of the heating plate 40.

또한, 정밀하고 균일한 온도 제어를 위한 다수의 온도 센서 장착에도 한계점이 있다. 따라서 반도체 공정의 미세화에 따른 패턴 품질의 저하를 초래하는 문제점이 있다.In addition, there are limitations in mounting a plurality of temperature sensors for precise and uniform temperature control. Therefore, there is a problem that pattern quality is deteriorated due to miniaturization of a semiconductor process.

다시 말하자면, 열선을 이용하여 반도체 웨이퍼를 가열할 경우, 열선과 열선 사이의 온도 차이로 인해 온도의 균일도가 낮아지며, 반도체 웨이퍼의 바깥부분, 즉, 외곽부분으로 가열되는 열은 외부로 열 손실이 나타나기 때문에 이 또한 온도의 균일도가 낮아지게 된다.
In other words, when a semiconductor wafer is heated by using a hot wire, the temperature uniformity is lowered due to the temperature difference between the hot wire and the hot wire, and heat heated to the outer portion of the semiconductor wafer, that is, This also lowers the temperature uniformity.

한국공개특허 제2000-0075415호("반도체 웨이퍼를 균일하게 가열하기 위한 베이크 오븐 시스템", 이하 선행문헌 1)에서는 내부공간을 갖고 상기 내부 공간 내에 위치하고 있는 반도체 웨이퍼를 가열하기 위해, 베이스와 열전달부재를 구비하는 베이크 오븐 시스템을 개시하고 있다.In Korean Patent Publication No. 2000-0075415 ("Baking oven system for uniformly heating a semiconductor wafer ", hereinafter referred to as Prior Art 1), in order to heat a semiconductor wafer having an internal space and located in the internal space, And a bake oven system.

상기 베이스는 상기 내부 공간 내에 위치되고, 상기 반도체 웨이퍼가 놓이는 일면과 상기 반도체 웨이퍼를 가열하기 위한 히터를 갖으며, 상기 열전달부재는 상기 반도체 웨이퍼로의 열전달이 균일하게 이루어지도록 하기 위한 역할을 한다.The base is located in the inner space and has a surface on which the semiconductor wafer is placed and a heater for heating the semiconductor wafer. The heat transfer member serves to uniformly transfer heat to the semiconductor wafer.

그러나, 선행문헌 1의 열전달부재은 반도체 웨이퍼로 복사열을 전달하는 복사 플레이트를 구비하고 있으나, 복사 플레이트 자체가 히터, 즉, 열선에 불과하여 상술한 문제점을 그대로 가지고 있는 문제점이 있다.
However, although the heat transfer member of the prior art document 1 has the radiation plate for transmitting radiant heat to the semiconductor wafer, the radiation plate itself is only a heater, that is, a hot wire.

국내 공개 특허 제2000-0075415호 (공개일자 2000.12.15.)Korean Patent Publication No. 2000-0075415 (published on December 15, 2000)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자연순환식 열전달장치를 이용하여 상변화된 고속의 고온 증기가 흐르는 증기관을 반도체 웨이퍼 일측에 구비되는 열판 내부에 나선 형태로 등간격을 유지하며 배열함으로써, 열판의 온도 균일도를 향상시켜 반도체 웨이퍼를 균일하게 가열할 수 있는 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치에 관한 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a steam reforming apparatus, a steam reforming method, To uniformly heat the semiconductor wafer by increasing the temperature uniformity of the heat plate, thereby uniformly heating the semiconductor wafer.

본 발명의 일 실시예에 따른 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치는, 액상(Liquid) 및 기상(Vapor)의 2상 작동유체를 이용하여 반도체 웨이퍼를 균일 가열하는 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼(1)의 하부면에 접하도록 형성되어, 상기 반도체 웨이퍼(1)로 열을 전달하는 열판(100), 상기 열판(100)과 연결되어, 상기 열판(100)으로부터의 기상의 작동유체가 이송되는 제 1 이송관(200), 상기 제 1 이송관(200)을 통해 상기 열판(100)으로부터 이송된 기상의 작동유체를 액상으로 상변화시키는 냉각기(300), 상기 냉각기(300)와 연결되어, 상기 냉각기(300)로부터의 액상의 작동유체가 이송되는 제 2 이송관(400), 상기 제 2 이송관(400)을 통해 상기 냉각기(300)와 연결되며, 액상 및 기상의 작동유체를 포함하여 구성되어, 보상실의 온도에 해당하는 열역학적 포화증기압을 발생시키는 작동유체 보상부(500), 상기 작동유체 보상부(500)의 일측에 접하도록 형성되어, 외부로부터 공급되는 열을 이용하여 상기 작동유체 보상부(500)로부터 전달받은 액상의 작동유체를 기상으로 상변화시키는 증발기(600), 상기 증발기(600)와 연결되어, 상기 증발기(600)로부터의 기상의 작동유체가 이송되는 제 3 이송관(700)을 포함하여 구성되며, 상기 열판(100)은 내부에 일정 등간격의 나선 형태로 배열되어 상기 열판(100)을 가열하는 증기관(110)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The apparatus for uniformly heating a semiconductor wafer using the natural circulation type heat transfer apparatus according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor wafer uniform heating apparatus for uniformly heating a semiconductor wafer using a liquid phase and a vapor phase, (100) formed to be in contact with a lower surface of the semiconductor wafer (1) and transferring heat to the semiconductor wafer (1), and a heat transfer plate A cooler 300 for phase-converting the gaseous working fluid transferred from the heat plate 100 through the first transfer pipe 200 into a liquid phase, a first transfer pipe 200 for transferring the gaseous working fluid, A second transfer pipe 400 connected to the cooler 300 for transferring the liquid working fluid from the cooler 300 and connected to the cooler 300 through the second transfer pipe 400, A working fluid in the gas phase, A working fluid compensating part 500 for generating a thermodynamic saturated vapor pressure corresponding to the temperature of the working fluid, a working fluid compensating part 500 formed to contact one side of the working fluid compensating part 500, A third transfer pipe 700 connected to the evaporator 600 and adapted to transfer a gaseous working fluid from the evaporator 600 to the evaporator 600, The heating plate 100 may further include a steam pipe 110 arranged in a spiral shape at regular intervals to heat the heating plate 100. As shown in FIG.

여기서, 상기 증기관(110)은 일측은 상기 제 3 이송관(700)과 연결되고, 타측은 상기 제 1 이송관(200)과 연결되어, 상기 제 3 이송관(700)으로부터 이송되는 고온의 기상의 작동유체를 통해 상기 열판(100)을 가열하고 상기 제 1 이송관(200)으로 기상의 작동유체를 이송하는 것을 특징으로 한다.Here, the steam pipe 110 is connected to the third conveyance pipe 700 at one side and connected to the first conveyance pipe 200 at the other side. The steam pipe 110 is connected to the third conveyance pipe 700, And the working fluid in the vapor phase is transferred to the first transfer pipe (200) by heating the heat plate (100).

더불어, 상기 증발기(600)는 상기 작동유체 보상부(500)에 포함되어 있는 액상 및 기상의 작동유체가 일방향으로 이동될 수 있도록 모세관 현상을 발생시키는 다공질 윅(wick)부를 상기 작동유체 보상부(500)와 접하는 일측에 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the evaporator 600 may further include a wick portion for generating a capillary phenomenon so that the working fluid in the liquid phase and the vapor phase contained in the working fluid compensating portion 500 can be moved in one direction, 500).

또한, 상기 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치는 진공상태에서 액상 및 기상의 작동유체가 일정량 주입된 다음 밀폐되는 것을 특징으로 하며, 필요에 따라, 보상실에 불응축기체를 주입하거나 제거함으로써, 열판의 온도를 정밀제어하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.
In addition, the semiconductor wafer uniform heating apparatus using the natural circulation type heat transfer apparatus is characterized in that liquid and gaseous working fluids are injected at a predetermined amount in a vacuum state and are then sealed. If necessary, a noncondensable gas is injected into the compensation chamber So that the temperature of the heat plate can be precisely controlled.

본 발명의 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치는 자연순환식 열전달장치를 이용하여 상변화된 고속의 고온 증기가 흐르는 증기관을 반도체 웨이퍼 일측에 구비되는 열판 내부에 나선 형태로 등간격을 유지하며 배열함으로써, 열판의 온도 균일도를 향상시켜 반도체 웨이퍼를 균일하게 가열할 수 있는 효과가 있다.The apparatus for uniformly heating a semiconductor wafer using the natural circulation type heat transfer device according to the present invention is a device for heating a semiconductor wafer uniformly by using a natural circulation type heat transfer device, and a steam tube through which a high- The temperature uniformity of the heat plate can be improved and the semiconductor wafer can be uniformly heated.

다시 말하자면, 고속의 고온 증기가 흐르는 증기관을 통해서 반도체 웨이퍼를 가열하기 때문에, 증기관과 증기관 사이의 온도 차이가 없게 되어 온도의 균일도가 높으며, 반도체 웨이퍼의 외곽부분까지 열 손실없이 균일하게 가열할 수 있는 장점이 있다.
In other words, since the semiconductor wafer is heated through the steam pipe through which the high-speed steam flows, there is no temperature difference between the steam pipe and the steam pipe, the temperature uniformity is high and the outer portion of the semiconductor wafer can be uniformly heated There are advantages.

도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치에 의한 반도체 웨이퍼 A-A'의 단면도이다.1 is a configuration diagram of a conventional semiconductor wafer uniform heating apparatus.
FIG. 2 is a view showing a semiconductor wafer uniform heating apparatus using a natural circulation type heat transfer apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a semiconductor wafer A-A 'by a semiconductor wafer uniform heating apparatus using a natural circulation type heat transfer apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor wafer uniform heating apparatus using a natural circulation type heat transfer apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms. In addition, like reference numerals designate like elements throughout the specification.

이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
In this case, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In the following description and the accompanying drawings, A description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the description of the present invention will be omitted.

이하, 본 발명인 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치는 반도체 웨이퍼의 일측에 형성되어 있는 열판에 고속의 고온 증기를 이송시킴으로써, 열판의 온도 균일도를 향상시켜 반도체 웨이퍼로의 열전달이 균일하게 이루어져 가열할 수 있는 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치이다. 여기서, 작동유체란, 본 발명의 자연순환식 열전달장치의 내부에 주입되어 상변화를 통해 반도체 웨이퍼에 열을 전달하는 매개체를 의미한다.
Hereinafter, the uniform heating apparatus for a semiconductor wafer using the natural circulation type heat transfer device according to the present invention is capable of improving the temperature uniformity of the heating plate by transferring high-speed high-temperature steam to a heating plate formed on one side of the semiconductor wafer, Which is a semiconductor wafer uniform heating apparatus using a natural circulation type heat transfer apparatus capable of heating and heating. Here, the working fluid means a medium that is injected into the natural circulation heat transfer device of the present invention and transfers heat to the semiconductor wafer through phase change.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치를 나타낸 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치의 열판(100) 내부의 증기관(110)의 배열 모습을 상세하게 나타내고 있는 열판(100)의 A-A' 단면도이다.FIG. 2 is a view illustrating a semiconductor wafer uniform heating apparatus using a natural circulation type heat transfer apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic view of a semiconductor wafer uniform heating apparatus using a natural circulation type heat transfer apparatus according to an embodiment of the present invention. Sectional view of the heating plate 100 showing the arrangement of the steam pipes 110 inside the heating plate 100 of the heating device in detail.

자세히 살펴보면,Looking closely,

본 발명의 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치는 반도체 웨이퍼(1), 열판(100), 제 1 이송관(200), 냉각기(300), 제 2 이송관(400), 작동유체 보상부(500), 증발기(600), 제 3 이송관(700)을 포함하여 구성될 수 있다.
The semiconductor wafer uniform heating apparatus using the natural circulation type heat transfer apparatus of the present invention includes a semiconductor wafer 1, a heat plate 100, a first conveyance pipe 200, a cooler 300, a second conveyance pipe 400, A compensator 500, an evaporator 600, and a third conveyance pipe 700.

이하, 각 구성의 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of each configuration will be described in detail.

상기 열판(100)은 상기 반도체 웨이퍼(1)로 열이 전달될 수 있도록 상기 반도체 웨이퍼(1)의 하부면에 접하도록 형성될 수 있다.The heat plate 100 may be formed to be in contact with the lower surface of the semiconductor wafer 1 so that heat can be transferred to the semiconductor wafer 1.

이 때, 상기 열판(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 내부의 중앙에서 외곽까지 일정 등간격의 나선 형태로 증기관(110)을 포함하여 구성될 수 있다.3, the heat plate 100 may include a steam pipe 110 in a spiral shape having a constant interval from the center to the outer periphery of the heat pipe.

본 발명의 자연순환식 열전달장치는 상기 증기관(110)의 고속의 고온 증기가 이송됨으로써, 상기 열판(100)의 온도 균일도를 향상시켜 상기 반도체 웨이퍼(1)로 균일하게 열을 전달할 수 있다.In the natural circulation type heat transfer device of the present invention, the high-temperature high-temperature steam of the steam pipe 110 is transferred, thereby improving the temperature uniformity of the heat plate 100 and uniformly transmitting heat to the semiconductor wafer 1.

상기 증기관(110)으로 고속의 고온 증기가 이송되는 과정은 아래에서 설명한다.
The process of transferring high-speed high-temperature steam to the steam pipe 110 will be described below.

상기 제 1 이송관(200)은 상기 열판(100)과 연결되어, 상기 열판(100)으로부터의 기상의 작동유체가 이송될 수 있다. 다시 말하자면, 상기 열판(100)의 내부에 형성되어 있는 상기 증기관(110)의 일측에 상기 제 1 이송관(200)이 연결되어, 상기 열판(100)을 순환한 기상의 작동유체가 상기 제 1 이송관(200)을 통해서 빠져나갈 수 있다.
The first transfer pipe 200 is connected to the heat plate 100 so that the vapor-phase working fluid from the heat plate 100 can be transferred. In other words, the first conveyance pipe 200 is connected to one side of the steam pipe 110 formed in the heat plate 100, and the gaseous working fluid circulating through the heat plate 100 flows through the first It is possible to escape through the transfer pipe 200.

상기 냉각기(300)는 상기 제 1 이송관(200)을 통해 상기 열판(100), 즉, 상기 열판(100)의 내부에 형성되어 있는 상기 증기관(110)으로부터 이송된 기상의 작동유체를 액상으로 상변화시킬 수 있다.The cooler 300 is connected to the first heat transfer pipe 200 through the first transfer pipe 200 so that the gaseous working fluid transferred from the steam pipe 110 formed in the heat plate 100 flows into the liquid phase Phase change.

상기 냉각기(300)는 상기 제 2 이송관(400)과 연결되어, 상기 냉각기(300)에 의해서 상변화된 액상의 작동유체를 이송하게 된다.The cooler 300 is connected to the second transfer pipe 400 and transfers the liquid phase working fluid by the cooler 300.

상기 작동유체 보상부(500)는 상기 제 2 이송관(400)을 통해서 상기 냉각기(300)와 연결된다.The working fluid compensator 500 is connected to the cooler 300 through the second conveyance pipe 400.

상기 작동유체 보상부(500)는 액상 및 기상의 작동유체를 모두 포함하고 있으며, 보상실의 온도에 해당하는 열역학적 포화증기압차를 발생시킨다.The working fluid compensator 500 includes both liquid and gaseous working fluids and generates a thermodynamic saturated vapor pressure difference corresponding to the temperature of the compensation chamber.

이 때, 본 발명의 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치는 진공상태에서 액상 및 기상의 작동유체가 일정량 주입된 다음 밀폐되며, 이로 인해 상기 작동유체 보상부(500)에 액상 및 기상의 작동유체가 모두 포함될 수 있다.
At this time, in the semiconductor wafer uniform heating apparatus using the natural circulation type heat transfer apparatus of the present invention, liquid and gaseous working fluids are injected at a predetermined amount in a vacuum state and then sealed, All of the working fluid may be included.

상기 증발기(600)는 상기 작동유체 보상부(500)의 일측에 접하도록 형성되며, 외부로부터 공급되는 열을 이용하여 상기 작동유체 보상부(500)로부터 전달받은 액상의 작동유체를 기상으로 상변화시킬 수 있다.The evaporator 600 is formed to be in contact with one side of the working fluid compensating part 500 and uses a heat supplied from the outside to convert the liquid working fluid received from the working fluid compensating part 500 into a phase change .

이 때, 상기 증발기(600)은 외부의 열 공급 수단을 통해 열이 공급되며, 열 공급 수단은 종래의 공지기술에 불과하다.
At this time, the evaporator 600 is supplied with heat through external heat supply means, and the heat supply means is merely a conventional known technology.

여기서, 상기 증발기(600)는 상기 작동유체 보상부(500)와 접하는 부분에 다공질 윅(wick)로 구성되는 다공질 윅부(610)를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the evaporator 600 may include a porous wick 610 formed of a porous wick at a portion contacting the working fluid compensator 500.

상기 다공질 윅부(610)를 통해서, 상기 증발기(600)는 액상 및 기상의 작동유체가 일방향으로 이송(이동)될 수 있도록 모세관 현상을 발생시킬 수 있다.Through the porous wick 610, the evaporator 600 can generate a capillary phenomenon so that the liquid and gaseous working fluids can be transferred (moved) in one direction.

다시 말하자면, 상기 작동유체 보상부(500)는 상기 증발기(600)와의 온도차에 의해 작동유체 순환의 구동력이 되는 포화증기압차를 발생시키며, 상기 다공질 윅부(610)는 작동유체의 자연 순환이 원활하게 이루어지도록, 작동유체의 증발이 이루어지는 면에서 기상과 액상 작동유체 간 모세관 압력차를 발생시켜 작동유체 유동에 방향성을 부여한다.
In other words, the working fluid compensating part 500 generates a saturated vapor pressure difference which is a driving force of the working fluid circulation due to the temperature difference with the evaporator 600, and the porous wick part 610 has a smooth natural circulation of the working fluid A capillary pressure difference between the gas phase and the liquid working fluid is generated on the surface where evaporation of the working fluid occurs so as to impart directionality to the working fluid flow.

상기 제 3 이송관(700)은 상기 증발기(600)와 연결되어, 상기 증발기(600)에서 상변화된 기상의 작동유체가 이송되며, 상기 제 3 이송관(700)은 기상의 작동유체를 상기 열판(100) 내부의 증기관(110)으로 전달하게 된다.
The third transfer pipe 700 is connected to the evaporator 600 to transfer the phase-changed working fluid in the evaporator 600. The third transfer pipe 700 transfers the gaseous working fluid to the heat exchanger 600, To the steam pipe (110) inside the steam generator (100).

다시 말하자면, 상기 증기관(110)의 일측은 상기 제 3 이송관(700)과 연결되어 있으며, 타측은 상기 제 1 이송관(200)과 연결되어 있다.In other words, one side of the steam pipe 110 is connected to the third conveyance pipe 700, and the other side is connected to the first conveyance pipe 200.

이를 통해서, 상기 증기관(110)은 상기 제 3 이송관(700)을 통해서 이송된 고온의 기상의 작동유체를 상기 열판(100) 내부를 순환시켜 상기 열판(100)을 균일하게 가열한 후, 순환을 끝낸 기상의 작동유체를 상기 제 1 이송관(200)으로 이송하여 상기 냉각기(300)로 전달하여 상변화시킬 수 있다.
The steam pipe 110 circulates the high-temperature vapor-phase working fluid transferred through the third transfer pipe 700 in the heating plate 100 to uniformly heat the heating plate 100, The working fluid at the end of the first transfer pipe 200 may be transferred to the first transfer pipe 200 and transferred to the cooler 300 to be phase-changed.

본 발명의 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치는 주입되어 있는 액상 및 기상의 2상 작동유체를 이용하여 상변화과정을 통해 독립적으로 작동이 가능하도록 형성되어 있으며, 주입되는 작동유체의 양은 전체 체적의 약 50 ~ 60% 정도가 되는 것이 바람직하다.
The semiconductor wafer uniform heating apparatus using the natural circulation type heat transfer apparatus of the present invention is formed so as to be independently operable through a phase change process using injected liquid phase and gaseous two phase working fluid, The amount is preferably about 50 to 60% of the total volume.

즉, 다시 말하자면, 본 발명의 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치는 별도의 구동원없이 상기 작동유체 보상부(500)와 상기 증발기(600)에서 발생하는 포화증기압차에 의해 작동유체가 자연 순환되도록 함으로써, 구성이 간편하고 높은 열 전달율을 갖는다는 장점이 있다.That is, in the semiconductor wafer uniform heating apparatus using the natural circulation type heat transfer apparatus of the present invention, the working fluid is compensated by the saturation vapor pressure difference generated in the working fluid compensating unit 500 and the evaporator 600 without a separate driving source So that it is easy to constitute and has a high heat transfer rate.

또한, 종래의 열선을 통해서 상기 열판(100)을 가열할 경우, 열선과 열선 사이의 온도차가 높게 발생하는 반면에, 상기 증기관(110)에 흐르는 고속의 고온 증기의 경우, 상기 증기관(110)과 증기관(110) 사이의 온도차가 높지 않으며 상기 열판(100)의 온도 균일도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
When the heating plate 100 is heated through the conventional heating line, a temperature difference between the heating line and the heating line is high. On the other hand, in the case of high-speed high-temperature steam flowing in the steam line 110, The temperature difference between the steam tubes 110 is not high and the temperature uniformity of the heat plate 100 can be improved.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Therefore, it is to be understood that the subject matter of the present invention is not limited to the described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims are included in the scope of the present invention will be.

1 : 반도체 웨이퍼
100 : 열판 110 : 증기관
200 : 제 1 이송관
300 : 냉각기
400 : 제 2 이송관
500 : 작동유체 보상부
600 : 증발기 610 : 다공질 윅(wick)부
700 : 제 3 이송관1: semiconductor wafer
100: heat plate 110: steam tube
200: 1st conveying pipe
300: cooler
400: second conveyance pipe
500: working fluid compensation section
600: Evaporator 610: Porous wick portion
700: Third conveying pipe

Claims (4)

액상(Liquid) 및 기상(Vapor)의 2상 작동유체를 이용하여 반도체 웨이퍼를 균일 가열하도록, 진공상태에서 액상 및 기상의 작동유체가 일정량 주입된 다음 밀폐되는 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치에 있어서,
상기 반도체 웨이퍼(1)의 하부면에 접하도록 형성되어, 상기 반도체 웨이퍼(1)로 열을 전달하며, 내부에 일정 등간격의 나선 형태로 배열되어 열판(100)을 가열하는 증기관(110)을 포함하는 열판(100);
상기 열판(100)과 연결되어, 상기 열판(100)으로부터의 기상의 작동유체가 이송되는 제 1 이송관(200);
상기 제 1 이송관(200)을 통해 상기 열판(100)으로부터 이송된 기상의 작동유체를 액상으로 상변화시키는 냉각기(300);
상기 냉각기(300)와 연결되어, 상기 냉각기(300)로부터의 액상의 작동유체가 이송되는 제 2 이송관(400);
상기 제 2 이송관(400)을 통해 상기 냉각기(300)와 연결되며, 액상 및 기상의 작동유체를 포함하여 구성되어, 포화증기압을 발생시키는 작동유체 보상부(500);
상기 작동유체 보상부(500)의 일측에 접하도록 형성되어, 외부로부터 공급되는 열을 이용하여 상기 작동유체 보상부(500)로부터 전달받은 액상의 작동유체를 기상으로 상변화시키는 증발기(600);
상기 증발기(600)와 연결되어, 상기 증발기(600)로부터의 기상의 작동유체가 이송되는 제 3 이송관(700);
을 포함하여 구성되며,
상기 증기관(110)은
일측은 상기 제 3 이송관(700)과 연결되고, 타측은 상기 제 1 이송관(200)과 연결되어,
상기 제 3 이송관(700)으로부터 이송되는 고온의 기상의 작동유체를 통해 상기 열판(100)을 균일 가열하고 상기 제 1 이송관(200)으로 기상의 작동유체를 이송하고,
상기 증발기(600)는
상기 작동유체 보상부(500)에 포함되어 있는 액상 및 기상의 작동유체가 일방향으로 이동될 수 있도록 모세관 현상을 발생시키는 다공질 윅(wick)부(610)를 상기 작동유체 보상부(500)와 접하는 일측에 형성하는 것을 특징으로 하는 자연순환식 열전달장치를 이용한 반도체 웨이퍼 균일 가열 장치.
A semiconductor wafer uniform heating apparatus in which a predetermined amount of liquid and vapor working fluids are injected in a vacuum state so as to uniformly heat a semiconductor wafer using a two-phase working fluid such as a liquid and a vapor,
A steam pipe 110 which is formed to be in contact with a lower surface of the semiconductor wafer 1 and which transfers heat to the semiconductor wafer 1 and is arranged in a spiral shape at regular intervals in the inside to heat the heat plate 100; A heat plate (100) comprising;
A first transfer pipe (200) connected to the heat plate (100) and through which a gaseous working fluid from the heat plate (100) is transferred;
A cooler 300 for converting the gaseous working fluid transferred from the heat plate 100 through the first transfer pipe 200 into a liquid phase;
A second transfer pipe (400) connected to the cooler (300) through which the liquid working fluid from the cooler (300) is transferred;
A working fluid compensator 500 connected to the cooler 300 through the second conveyance pipe 400 and including a liquid and a gaseous working fluid to generate a saturated vapor pressure;
An evaporator 600 formed to be in contact with one side of the working fluid compensating part 500 and phase-changing the liquid working fluid received from the working fluid compensating part 500 into heat by using heat supplied from the outside;
A third transfer pipe (700) connected to the evaporator (600) and to which a gaseous working fluid from the evaporator (600) is transferred;
And,
The steam pipe (110)
One side is connected to the third conveyance pipe 700 and the other side is connected to the first conveyance pipe 200,
The heating plate 100 is uniformly heated through the high temperature gaseous working fluid conveyed from the third conveyance pipe 700 and the gaseous working fluid is transferred to the first conveyance pipe 200,
The evaporator (600)
A porous wick portion 610 for generating a capillary phenomenon so that liquid and gaseous working fluids contained in the working fluid compensating portion 500 can be moved in one direction is disposed in contact with the working fluid compensating portion 500 Wherein the heat transfer device is formed on one side of the heat transfer device.
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