[發明專利]蒸發器換熱組件、換熱水箱及晶圓加工設備用溫控裝置

有效

• 申請號: 202110272136.8
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113028684B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 劉紫陽;何文明;胡文達;靳李富;芮守禎;曹小康
• 申請（專利權）人: 北京京儀自動化裝備技術股份有限公司
• 主分類號: F25B39/02
• 分類號: F25B39/02;F28F9/00;H01L21/67
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 吳歡燕

本發明涉及半導體加技術領域或者制冷技術領域，提供一種蒸發器換熱組件、換熱水箱及晶圓加工設備用溫控裝置。蒸發器換熱組件包括：蒸發器，包括翅片；導流組件，包括位于所述蒸發器相對兩側且上下錯位設置的導流槽，位于所述蒸發器相對兩側的所述導流槽之間通過翅片流體連通，以形成經過所述翅片的導流路徑。根據本發明實施例的蒸發器換熱組件，由于在蒸發器的兩側分別設置有導流槽，且導流槽之間通過翅片流體連通，進而當換熱介質進入任意一側的導流槽中的時候，都會通過翅片進入到另一側的導流槽中，以形成經過翅片的蜿蜒狀導流路徑，進而可以極大增加換熱介質的流程長度，保證換熱介質和蒸發器的外表面充分接觸，提高換熱效率。

技術領域

本發明涉及半導體加技術領域或者制冷技術領域，尤其涉及蒸發器換熱組件、換熱水箱及晶圓加工設備用溫控裝置。

背景技術

刻蝕工藝是半導體晶圓加工中最為重要的工藝之一，在晶圓刻蝕工藝中，需要維持加工腔內環境溫度的恒定，所以需要使用專用的溫控裝置。溫控裝置用于在晶圓加工臺內部通入恒溫的循環液，以帶走刻蝕過程中產生的熱量。在當前刻蝕工藝的發展階段，目前先進的刻蝕工藝均采用等離子體干法刻蝕，此工藝方法需要在加工臺(對應下電極)和加工腔頂部(對應上電極)間產生電場，利用電離后的離子轟擊晶圓表面，在物理和化學作用下完成刻蝕過程。電場方向對離子轟擊精度至關重要，而下電極內部盤管內流動的循環液，其導電性會引起電場偏轉，影響刻蝕的順利完成。所以溫控裝置內循環液需要使用專用的極高絕緣性的電子氟化液。

此外，目前刻蝕工藝需求溫度最大可達到-40℃-90℃，其溫控裝置一般采用氟制冷系統進行冷卻，利用蒸發器內制冷量調節結合加熱器調節實現循環液的高精度控溫。溫控裝置中循環液先進入蒸發器內冷卻，使蒸發器出口溫度與設置目標溫度一致；然后進入水箱；之后由循環泵排出溫控裝置的水箱，并將恒溫的循環液泵入加工腔內。一般水箱內放置加熱器，當需要循環液升溫時，開啟加熱器，將循環液溫度提高至目標值后關閉加熱器。

目前半導體用溫控裝置，作為循環液的電子氟化液，其導熱性能極差，各類電子氟化液在其工作溫度范圍內，其導熱系數均在0.1Wm^-1℃^-1以下。為提高蒸發器內換熱效率，溫控裝置的蒸發器均采用釬焊式板式換熱器結構。但由于電子氟化液極低的換熱系數，蒸發器需要通過增大板片數、循環液側采用多流程的方式來提供足夠的循環液側換熱表面積，保證蒸發器內換熱量。其中，當板片數增多時，一方面增加了氟制冷系統的體積，另一方面會導致制冷劑側的分液不均勻，導致蒸發器換熱量下降，影響溫控裝置的控溫效果。板式換熱器的結構決定了其兩側介質換熱面積比相差不大，即便循環液側采用多流程結構，兩側介質換熱面積比也僅能達到3左右比，無法彌補循環液導熱性差帶來的片數增多問題。

另外對于晶圓刻蝕工藝周期，加工腔內產生的熱負荷在射頻裝置開啟、停止的時間段內變化較大，即溫控裝置熱負荷波動大。其中，低熱負荷下制冷劑流量降低，通過增加板片數保證蒸發器內換熱效率，其會導致制冷劑在蒸發器內流速過低，壓縮機油無法被制冷劑氣流帶出蒸發器，導致壓縮機油在蒸發器內持續積存，這一方面會在蒸發器內換熱板片表面產生油膜，影響換熱效率，另一方面會引起壓縮內缺油故障。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種蒸發器換熱組件，其可以增加換熱介質的流程長度，提高換熱效率。

本發明還提出一種換熱水箱。

本發明還提出一種晶圓加工設備用溫控裝置。

根據本發明第一方面實施例的蒸發器換熱組件，包括：

蒸發器，包括翅片；

導流組件，包括位于所述蒸發器相對兩側且上下錯位設置的導流槽，位于所述蒸發器相對兩側的所述導流槽之間通過翅片流體連通，以形成經過所述翅片的導流路徑。