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CN117515967A - 用于半导体制造的温控系统及温控方法 - Google Patents

用于半导体制造的温控系统及温控方法 Download PDF

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Publication number
CN117515967A
CN117515967A CN202311393961.9A CN202311393961A CN117515967A CN 117515967 A CN117515967 A CN 117515967A CN 202311393961 A CN202311393961 A CN 202311393961A CN 117515967 A CN117515967 A CN 117515967A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
temperature control
compressor
valve
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311393961.9A
Other languages
English (en)
Inventor
郑璐
顾晓虎
张少华
胡文达
刘紫阳
靳李富
孙硕
秦宗民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jingyi Automation Equipment Co Ltd
Original Assignee
Beijing Jingyi Automation Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jingyi Automation Equipment Co Ltd filed Critical Beijing Jingyi Automation Equipment Co Ltd
Priority to CN202311393961.9A priority Critical patent/CN117515967A/zh
Publication of CN117515967A publication Critical patent/CN117515967A/zh
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/06Superheaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/022Compressor control arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域,提供一种用于半导体制造的温控系统及温控方法,温控系统包括制冷装置和循环装置,制冷装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器,膨胀储气罐和回热器,压缩机的出口、冷凝器的放热通路、回热器的放热通路、蒸发器的吸热通路、回热器的吸热通路与压缩机的入口依次连通形成制冷回路,冷凝器的放热通路与压缩机的入口之间设有第一支路,设置有进气阀和排气阀。通过设置膨胀储气罐调节制冷回路中制冷剂的压力,进入回热器后对回热器的放热通路中的制冷剂进行冷却分凝,然后进入压缩机继续循环做功,仅通过包含1台压缩机的温控系统即可实现传统双级复叠制冷系统所能达到的低温,降低温控系统的复杂性、减小控制难度,降低成本。

Description

用于半导体制造的温控系统及温控方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域,尤其涉及一种用于半导体制造的温控系统及温控方法。
背景技术
半导体温控系统作为生产半导体的辅助设备,在晶圆的制作过程中起着举足轻重的作用,随着行业的快速发展和制程的日益复杂,窄温域的温控系统已经很难满足制程要求,目前的半导体温控系统在实现较低温度时(例如-40℃~-80℃),普遍采用双级复叠制冷系统,传统双级复叠制冷系统的使用,解决了温域问题,但由于需要两套单级制冷系统复叠,进行降温,使得此类温控系统结构组成复杂、压缩机多、辅助设备多,使得温控系统的体积大、成本高、控制难度增大。
发明内容
本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种用于半导体制造的温控系统,用于解决现有技术中低温域下制冷系统结构复杂,成本高的缺陷。
本发明还提出一种用于半导体制造的温控方法。
根据本发明第一方面实施例的用于半导体制造的温控系统,包括:
制冷装置和循环装置,所述制冷装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器,膨胀储气罐和回热器,所述压缩机的出口、所述冷凝器的放热通路、所述回热器的放热通路、所述蒸发器的吸热通路、所述回热器的吸热通路与所述压缩机的入口依次连通形成制冷回路,所述冷凝器的放热通路与所述压缩机的入口之间设有第一支路,所述第一支路设置有所述膨胀储气罐和与所述膨胀储气罐连通的进气阀和排气阀;所述循环装置循环液箱包括循环液箱、负载组件和泵体,所述蒸发器的放热通路与所述循环液箱、所述泵体和所述负载组件依次连通形成循环液回路。
根据本发明实施例的用于半导体制造的温控系统,所述第一支路上还设置有单向阀,所述单向阀位于所述压缩机的入口和所述膨胀储气罐之间。
根据本发明实施例的用于半导体制造的温控系统,所述回热器的放热通路的出口与所述压缩机的入口之间设有第二支路,所述第二支路上设置有旁通阀。
根据本发明实施例的用于半导体制造的温控系统,所述回热器的放热通路的出口与所述蒸发器的吸热通路之间设置有毛细管段,所述毛细管段包括并联设置的第一毛细管路和第二毛细管路,且所述第二毛细管路上设置有节流阀。
根据本发明实施例的用于半导体制造的温控系统,所述循环液箱内设置有加热器,所述蒸发器的放热通路的出口与所述循环液箱的入口分别设置有第一温度计和第二温度计。
根据本发明实施例的用于半导体制造的温控系统,所述冷凝器的吸热通路连通厂务水系统,且所述冷凝器的吸热通路与所述厂务水系统之间设置有压力调节阀。
根据本发明第二方面实施例的用于半导体制造的温控方法,包括:
启动压缩机和泵体,并在预设时间后开启排气阀;
检测负载组件的当前温度值,当所述当前温度值降低到目标温度后关闭排气阀;
检测制冷回路的气压值,当气压值大于预设气压阈值后开启进气阀。
根据本发明实施例的用于半导体制造的温控方法,在回热器的放热通路的出口与压缩机的入口之间设有第二支路,第二支路上设置有旁通阀的情况下,所述方法包括:
确定所述负载组件的入口与出口的第一温度差值;
在所述第一温度差值小于等于预设差值时,开启所述旁通阀。
根据本发明实施例的用于半导体制造的温控方法,在回热器的放热通路的出口与蒸发器的吸热通路之间设置有毛细管段,毛细管段包括并联设置的第一毛细管路和第二毛细管路,且第二毛细管路上设置有节流阀的情况下,所述方法包括:
启动压缩机时同步启动节流阀;
当所述当前温度值小于等于预设温度值后,关闭所述节流阀。
根据本发明实施例的用于半导体制造的温控方法,在循环液箱内设置有加热器,蒸发器的放热通路的出口与循环液箱的入口分别设置有第一温度计和第二温度计,所述方法包括:
确定预设比较温度与第一温度计测量的温度值的第二温度差值;
基于所述第二温度差值,调节加热器的功率。
本发明实施例中的上述一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果之一:
本发明的实施例,提供一种用于半导体制造的温控系统及温控方法,用于半导体制造的温控系统包括:制冷装置和循环装置,制冷装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器,膨胀储气罐和回热器,压缩机的出口、冷凝器的放热通路、回热器的放热通路、蒸发器的吸热通路、回热器的吸热通路与压缩机的入口依次连通形成制冷回路,冷凝器的放热通路与压缩机的入口之间设有第一支路,第一支路设置有膨胀储气罐和与膨胀储气罐连通的进气阀和排气阀;循环装置循环液箱包括循环液箱、负载组件和泵体,蒸发器的放热通路与循环液箱、泵体和负载组件依次连通形成循环液回路。通过设置膨胀储气罐调节制冷回路中制冷剂的压力,可以根据需要的制冷温度向制冷回路中供给或回收制冷剂,提高制冷系统的温度调节范围,同时还设置有回热器,制冷剂在蒸发器吸热出来后仍然保持有很低的温度,进入回热器后对回热器的放热通路中的制冷剂进行冷却分凝,然后进入压缩机的入口进行压缩,继续进行第二次循环做功,最终通过循环装置将负载组件的温度降低到较低的温度,仅通过包含1台压缩机的温控系统即可实现传统双级复叠制冷系统所能达到的低温,降低温控系统的复杂性、减小控制难度,降低成本。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案,下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的用于半导体制造的温控系统的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的用于半导体制造的温控方法的流程示意图。
附图标记:
100、制冷装置;110、压缩机;120、冷凝器;130、蒸发器;140、膨胀储气罐;150、回热器;160、第一支路;161、进气阀;162、排气阀;163、单向阀;170、第二支路;171、旁通阀;180、毛细管段;181、第一毛细管路;182、第二毛细管路;183、节流阀;111、油分离器;112、干燥过滤器;113、第一压力传感器;
200、循环装置;210、循环液箱;220、负载组件;230、泵体;240、加热器;250、第一温度计;260、第二温度计;270、第二压力传感器;280、流量计;
300、厂务水系统;310、压力调节阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
本发明一个方面的实施例,如图1所示,提供一种用于半导体制造的温控系统,该温控系统包括制冷装置100和循环装置200,制冷装置100包括压缩机110、冷凝器120、蒸发器130,膨胀储气罐140和回热器150,压缩机110的出口、冷凝器120的放热通路、回热器150的放热通路、蒸发器130的吸热通路、回热器150的吸热通路与压缩机110的入口依次连通形成制冷回路,冷凝器120的放热通路与压缩机110的入口之间设有第一支路160,第一支路160设置有膨胀储气罐140和与膨胀储气罐140连通的进气阀161和排气阀162;循环装置200循环液箱210包括循环液箱210、负载组件220和泵体230,蒸发器130的放热通路与循环液箱210、泵体230和负载组件220依次连通形成循环液回路。
本实施例中,膨胀储气罐140用于维持和控制制冷回路中压力稳定,可以通过增加或减少膨胀储气罐140内气体的体积来调节管道系统中的压力,通过设置膨胀储气罐140调节制冷回路中制冷剂的压力,可以根据需要的制冷温度向制冷回路中供给或回收制冷剂,提高制冷系统的温度调节范围。
同时温控系统中还设置有回热器150,制冷剂在蒸发器130吸热出来后仍然保持有很低的温度,进入回热器150后对回热器150的放热通路中的制冷剂进行冷却分凝,然后进入压缩机110的入口进行压缩,继续进行第二次循环做功,最终通过循环装置200将负载组件220的温度降低到较低的温度,仅通过包含1台压缩机110的温控系统即可实现传统双级复叠制冷系统所能达到的低温,大幅降低了温控系统的体积,降低温控系统的复杂性,减小控制难度,提高了温控系统的可靠性,降低制造成本和维护成本。
需要说明的是,图1中箭头所示的方向为相应制冷剂或循环液的流动方向,回热器150可以为多种不同形式的换热器,包括但不限于壳管式换热器、板式换热器、管束式换热器、螺旋板式换热器、管壳式换热器和螺旋式换热器等,在实际使用过程中可以考虑介质性质、工作条件、换热效率、维护难度等因素,并选择合适的换热器种类,将流经蒸发器130之前的制冷剂和流经蒸发器130之后的制冷剂在回热器150中进行换热,对干燥过滤器112出来的制冷剂进行冷却分凝,然后再进入压缩机110的入口,继续在制冷回路中循环做功,直到将负载组件220的温度降低到所需要的温度。
本实施例中,制冷剂为混合制冷剂,其由两个或多个单一制冷剂组成的混合物,混合制冷剂的组分和配比可以根据需要进行调整,例如温度范围、压力范围和系统要求等进行选取,以适应不同的应用场景和要求。
根据本发明的一个实施例,如图1所示,第一支路160上还设置有单向阀163,单向阀163位于压缩机110的入口和膨胀储气罐140之间。
可以理解的是,本实施例中,进气阀161、排气阀162和单向阀163与膨胀储气罐140的连接方式如图1所示,排气阀162位于膨胀储气罐140与压缩机110的入口之间,进气阀161位于膨胀储气罐140与冷凝器120的出口之间,单向阀163用于温控系统断电或报警而异常停机后,防止制冷回路中的制冷剂蒸发,导致制冷回路中的气压过大,此时多余的制冷剂气体可通过单向阀163进入膨胀储气罐140中储存,对制冷回路中的压力起到平衡调节的作用。
根据本发明的一个实施例,如图1所示,回热器150的放热通路的出口与压缩机110的入口之间设有第二支路170,第二支路170上设置有旁通阀171。
可以理解的是,本实施例中,旁通阀171可以在温控系统的温度恒定高于某一温度值时开启,或者在负载组件220的负载较小时开启,通过控制旁通阀171的阀芯的开度,调控制冷剂的流量,将一部分制冷剂分流至第二支路170,并返回压缩机110,实现制冷剂的流量调节,调控流经蒸发器130的制冷剂的比例,来调节制冷装置100的制冷量,防止因制冷量过大引起负载组件220端温度的较大波动。
根据本发明的一个实施例,如图1所示,回热器150的放热通路的出口与蒸发器130的吸热通路之间设置有毛细管段180,毛细管段180包括并联设置的第一毛细管路181和第二毛细管路182,且第二毛细管路182上设置有节流阀183。
可以理解的是,本实施例中,回热器150的放热通路的出口与蒸发器130的吸热通路之间设置有毛细管段180,毛细管段180中的窄通道能够限制制冷剂流动的速度和数量,通过毛细效应使得高压制冷剂在流经毛细管段180的过程中发生膨胀,降低温度,可有效降低制冷剂的压力和温度;同时毛细管段180还能起到控制制冷剂流量的作用,使得制冷剂以一定速度流入蒸发器130,从而在蒸发器130中吸收热量并蒸发。通过控制制冷剂的流量,可以实现对制冷系统的精确调节和控制,提高制冷效果和能效。
常规的制冷电磁阀耐温仅可达-40℃,长时间运行低于-40℃温度时,会造成电磁阀的老化加速,更容易损坏,行业内有厂商选用低温液氮电磁阀,虽然温度区间适用,但由于该电磁阀更适用于无油系统,而大多数制冷系统含油,因此也会引起电磁阀堵塞而动作失灵,导致控温异常。
为了解决这个问题,本实施例中,毛细管段180包括并联设置的第一毛细管路181和第二毛细管路182,且第二毛细管路182上设置有节流阀183,第一毛细管路181上未设置有节流阀183,当制冷温度低于节流阀183的开启温度时,节流阀183关闭,此时第二毛细管路182无法参与制冷循环,避免节流阀183在较低温度时发生老化损坏的可能性,制冷剂仅仅流通第一毛细管路181然后对蒸发器130进行散热,在低温时制冷装置100依然可以正常运行,不会影响正常使用。
可以理解的是,节流阀183用于控制第二毛细管路182内制冷剂的流量和压力,节流阀183的种类包括但不限于电磁阀、电子膨胀阀、多路毛细管等,本实施例不作具体限制。
需要注意的是,毛细管段180中毛细管的尺寸和设计参数对制冷装置100的性能和效果有重要影响。合理选择毛细管的直径、长度和材料等因素,能够达到最佳的节流效果和流量控制效果,以提高制冷装置100的效率和性能,不申请不作赘述。
在一个可选的实施方式中,压缩机110的出口与冷凝器120之间设置有油分离器111,对制冷剂进行气、油分离,分离出来的油排回压缩机110中;且蒸发器130的出口与回热器150之间设置有干燥过滤器112,将冷凝器120出口的制冷剂进行干燥过滤,完成以后再将制冷剂送入回热器150中进行冷却。
根据本发明的一个实施例,如图1所示,循环液箱210内设置有加热器240,蒸发器130的放热通路的出口与循环液箱210的入口分别设置有第一温度计250和第二温度计260。
可以理解的是,本实施例中,循环液箱210内设置有加热器240,可以对循环液箱210内的循环液进行加热,达到循环装置200中循环液的温度稳定。
具体的,可以通过比较预设比较温度SV1与第一温度计250测量的温度值T1的差值△T1=T1-SVT1,并根据△T1来控制加热器240对循环液进行加热,保持循环液的温度达到所需要的温度。
根据本发明的一个实施例,冷凝器120的吸热通路连通厂务水系统300,且冷凝器120的吸热通路与厂务水系统300之间设置有压力调节阀310。
本实施例中,冷凝器120的吸热通路连通厂务水系统300,将冷凝器120放热通道放出的热量通过厂务水系统300进行吸收和排放,同时在冷凝器120的吸热通路与厂务水系统300之间设置有压力调节阀310,并根据温控系统的运行压力,自动调节压力调节阀310的开度,在温控系统的负载较小时,减小压力调节阀310的开度,在温控系统的负载较大时,增大压力调节阀310的开度,达到节约冷却水资源的目的,解决了现有技术中厂务端的水电消耗大的问题。
本实施例的用于半导体制造的温控系统的主要工艺流程为:
压缩机110吸回经蒸发器130、回热器150做功后的制冷剂,压缩成高温、高压的制冷剂气体排到油分离器111进行气、油的分离,分离出来的油排回压缩机110。高温、高压的制冷剂气体继续沿管道输送到冷凝器120进行散热冷凝,制冷剂变为液体进入干燥过滤器112进行过滤,过滤以后制冷剂进入回热器150进行再冷却,冷好以后到毛细管段180,通过节流阀183来控制进入蒸发器130的剂量,高温段需要的制冷剂的量大,此时节流阀183打开,到了低温段,需要的制冷剂量小,节流阀183关闭,只靠第一毛细管路181的供量即可达到设定的低温。制冷剂在蒸发器130吸热出来后仍然保持有很低的温度,进入回热器150对干燥过滤器112出来的制冷剂进行冷却分凝,做完这最后一道功从回热器150出来后,就被压缩机110的吸气口吸入、压缩,再进行第二次循环做功。制冷制造运行同时,循环制造同步开启,泵体230连接蒸发器130,驱动循环液与蒸发器130进行换热,得到所需温度、流量、压力的循环液,再与负载组件220进行换热,返回至循环液箱210,循环液箱210内安装加热器240,循环液箱210内的循环液再进入泵体230,完成一次循环。
本发明另一方面的实施例,提供一种用于半导体制造的温控方法,应用于上述的用于半导体制造的温控系统,如图2所示,该用于半导体制造的温控方法包括:
S201:启动压缩机和泵体,并在预设时间后开启排气阀;
S202:检测负载组件的当前温度值,当当前温度值降低到目标温度后关闭排气阀;
S203:检测制冷回路的气压值,当气压值大于预设气压阈值后开启进气阀。
可以理解的是,在一个可选的实施方式中,设备启动压缩机110开始运转,同时节流阀183开启,进气阀161和排气阀162保持关闭状态。延时30秒后,将排气阀162开启,膨胀储气罐140内制冷剂通过排气阀162进入压缩机110吸气口,开始降温运转。降温过程中,排气阀162始终保持开启状态。当降温至一定温度(例如设置:-40℃)时,节流阀183关闭,避免超出节流阀183的工作温度,引起其寿命骤降。当降至目标温度后,排气阀162关闭。
进气阀161主要作用是防止压缩机110排气压力过高,当第一压力传感器113检测到排气压力超过设定值(根据系统温区调整)时,进气阀161开启,制冷剂部分回收至膨胀储气罐140。
当设备停机时,压缩机110停止运转,进气阀161和排气阀162同时开启,使制冷系统压力平衡,待系统压力完全平衡后,进气阀161和排气阀162关闭。
单向阀163用于系统断电或报警停机后,防止制冷剂蒸发,引起局部压力过高,起到平衡保护作用。
根据本发明的一个实施例,在回热器150的放热通路的出口与压缩机110的入口之间设有第二支路170,第二支路170上设置有旁通阀171的情况下,该方法包括:确定负载组件220的入口与出口的第一温度差值;在第一温度差值小于等于预设差值时,开启旁通阀171。
本实施例中,第一温度差值即第一温度计250和第二温度计260测得的温度的差值,当第一温度差值小于等于预设差值时,说明负载组件220的负载较小,此时可开启旁通阀171,通过控制旁通阀171的阀芯的开度,调控制冷剂的流量,将一部分制冷剂分流至第二支路170,并返回压缩机110,实现制冷剂的流量调节,调控流经蒸发器130的制冷剂的比例,来调节制冷装置100的制冷量,防止因制冷量过大引起负载组件220端温度的较大波动。
根据本发明的一个实施例,在回热器150的放热通路的出口与蒸发器130的吸热通路之间设置有毛细管段180,毛细管段180包括并联设置的第一毛细管路181和第二毛细管路182,且第二毛细管路182上设置有节流阀183的情况下,该方法包括:启动压缩机110时同步启动节流阀183;当当前温度值小于等于预设温度值后,关闭节流阀183。
本实施例中,毛细管段180包括并联设置的第一毛细管路181和第二毛细管路182,且第二毛细管路182上设置有节流阀183,第一毛细管路181上未设置有节流阀183,当制冷温度低于节流阀183的开启温度时,节流阀183关闭,此时第二毛细管路182无法参与制冷循环,避免节流阀183在较低温度时发生老化损坏的可能性,制冷剂仅仅流通第一毛细管路181然后对蒸发器130进行散热,在低温时制冷装置100依然可以正常运行,不会影响正常使用。
根据本发明的一个实施例,在循环液箱210内设置有加热器240,蒸发器130的放热通路的出口与循环液箱210的入口分别设置有第一温度计250和第二温度计260,该方法包括:确定预设比较温度与第一温度计250测量的温度值的第二温度差值;基于第二温度差值,调节加热器240的功率。
本实施例中,具体的,可以通过比较预设比较温度SV1与第一温度计250测量的温度值T1的第二温度差值△T1=T1-SVT1,并根据第二温度差值△T1,通过PID运算来控制加热器240对循环液进行加热,保持循环液的温度达到所需要的温度,确保循环液的温度稳定。
本实施例中,如图1所示,循环回路中还可以设置第二压力传感器270和流量计280,测量循环回路中的压力和流量,并根据测得的压力和流量,与设定压力值和设定流量值进行比较,通过PID运算调节泵体230的流量和压力,变频调节至负载组件220所需的压力和流量。可以理解的是,PID参数可以根据实际工况进行分组调控(如降温段PID、恒温段PID、升温段PID等),本实施例不作具体限定。
本发明实施例提供的用于半导体制造的温控系统及温控方法,用于半导体制造的温控系统包括:制冷装置100和循环装置200,制冷装置100包括压缩机110、冷凝器120、蒸发器130,膨胀储气罐140和回热器150,压缩机110的出口、冷凝器120的放热通路、回热器150的放热通路、蒸发器130的吸热通路、回热器150的吸热通路与压缩机110的入口依次连通形成制冷回路,冷凝器120的放热通路与压缩机110的入口之间设有第一支路160,第一支路160设置有膨胀储气罐140和与膨胀储气罐140连通的进气阀161和排气阀162;循环装置200循环液箱210包括循环液箱210、负载组件220和泵体230,蒸发器130的放热通路与循环液箱210、泵体230和负载组件220依次连通形成循环液回路。通过设置膨胀储气罐140调节制冷回路中制冷剂的压力,进入回热器150后对回热器150的放热通路中的制冷剂进行冷却分凝,然后进入压缩机110继续循环做功,仅通过包含1台压缩机110的温控系统即可实现传统双级复叠制冷系统所能达到的低温,降低温控系统的复杂性、减小控制难度,降低成本。
最后应说明的是:以上实施方式仅用于说明本发明的技术方案,而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于半导体制造的温控系统,其特征在于,包括制冷装置和循环装置,所述制冷装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器,膨胀储气罐和回热器,所述压缩机的出口、所述冷凝器的放热通路、所述回热器的放热通路、所述蒸发器的吸热通路、所述回热器的吸热通路与所述压缩机的入口依次连通形成制冷回路,所述冷凝器的放热通路与所述压缩机的入口之间设有第一支路,所述第一支路设置有所述膨胀储气罐和与所述膨胀储气罐连通的进气阀和排气阀;所述循环装置循环液箱包括循环液箱、负载组件和泵体,所述蒸发器的放热通路与所述循环液箱、所述泵体和所述负载组件依次连通形成循环液回路。
2.根据权利要求1所述的用于半导体制造的温控系统,其特征在于,所述第一支路上还设置有单向阀,所述单向阀位于所述压缩机的入口和所述膨胀储气罐之间。
3.根据权利要求1所述的用于半导体制造的温控系统,其特征在于,所述回热器的放热通路的出口与所述压缩机的入口之间设有第二支路,所述第二支路上设置有旁通阀。
4.根据权利要求1所述的用于半导体制造的温控系统,其特征在于,所述回热器的放热通路的出口与所述蒸发器的吸热通路之间设置有毛细管段,所述毛细管段包括并联设置的第一毛细管路和第二毛细管路,且所述第二毛细管路上设置有节流阀。
5.根据权利要求1所述的用于半导体制造的温控系统,其特征在于,所述循环液箱内设置有加热器,所述蒸发器的放热通路的出口与所述循环液箱的入口分别设置有第一温度计和第二温度计。
6.根据权利要求1所述的用于半导体制造的温控系统,其特征在于,所述冷凝器的吸热通路连通厂务水系统,且所述冷凝器的吸热通路与所述厂务水系统之间设置有压力调节阀。
7.一种用于半导体制造的温控方法,应用于权利要求1-6任一项所述的用于半导体制造的温控系统,其特征在于,所述方法包括:
启动压缩机和泵体,并在预设时间后开启排气阀;
检测负载组件的当前温度值,当所述当前温度值降低到目标温度后关闭排气阀;
检测制冷回路的气压值,当气压值大于预设气压阈值后开启进气阀。
8.根据权利要求7所述的用于半导体制造的温控方法,其特征在于,在回热器的放热通路的出口与压缩机的入口之间设有第二支路,第二支路上设置有旁通阀的情况下,所述方法包括:
确定所述负载组件的入口与出口的第一温度差值;
在所述第一温度差值小于等于预设差值时,开启所述旁通阀。
9.根据权利要求7所述的用于半导体制造的温控方法,其特征在于,在回热器的放热通路的出口与蒸发器的吸热通路之间设置有毛细管段,毛细管段包括并联设置的第一毛细管路和第二毛细管路,且第二毛细管路上设置有节流阀的情况下,所述方法包括:
启动压缩机时同步启动节流阀;
当所述当前温度值小于等于预设温度值后,关闭所述节流阀。
10.根据权利要求7所述的用于半导体制造的温控方法,其特征在于,在循环液箱内设置有加热器,蒸发器的放热通路的出口与循环液箱的入口分别设置有第一温度计和第二温度计,所述方法包括:
确定预设比较温度与第一温度计测量的温度值的第二温度差值;
基于所述第二温度差值,调节加热器的功率。
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CN118226909A (zh) * 2024-05-27 2024-06-21 安徽优睿半导体技术有限公司 一种用于半导体设备的热交换温控系统

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