[發(fā)明專(zhuān)利]溫控裝置和溫控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210725903.0
• 申請(qǐng)日: 2022-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115289704B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉紫陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京京儀自動(dòng)化裝備技術(shù)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F25B7/00
• 分類(lèi)號(hào): F25B7/00;F25B49/02;F25B41/40;H01L21/67
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李文麗

本發(fā)明涉及熱交換技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供一種溫控裝置和溫控方法。其中，溫控裝置包括第一溫控通道、第二溫控通道、切換裝置和蓄冷器，第一溫控通道包括第一循環(huán)液回路和與第一循環(huán)液回路換熱的第一制冷系統(tǒng)；第二溫控通道包括第二循環(huán)液回路和與第二循環(huán)液回路換熱的第二制冷系統(tǒng)；切換裝置連接第一循環(huán)液回路與第二循環(huán)液回路，并適于切換第一循環(huán)液回路與負(fù)載裝置的通斷，以及適于切換第二循環(huán)液回路與負(fù)載裝置的通斷；蓄冷器包括蓄冷通路和與蓄冷通路換熱的吸熱通路，蓄冷通路與第一制冷系統(tǒng)連通，吸熱通路與第二制冷系統(tǒng)連通。本發(fā)明提供的溫控裝置，通過(guò)設(shè)置蓄冷器，對(duì)空負(fù)荷狀態(tài)的冷量進(jìn)行儲(chǔ)存，降低溫控裝置的功耗，提升能量利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱交換技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種溫控裝置和溫控方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的刻蝕工藝過(guò)程中，射頻裝置會(huì)產(chǎn)生大量熱量，晶圓溫度變化會(huì)影響刻蝕精度，所以晶圓加工過(guò)程中需要對(duì)加工腔的溫度進(jìn)行精確控制，一般采用使用制冷系統(tǒng)的溫控裝置持續(xù)往加工平臺(tái)內(nèi)通入換熱介質(zhì)，及時(shí)帶走產(chǎn)生的熱量，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓加工環(huán)境的溫度控制。而在刻蝕過(guò)程的不同的加工步驟中，所需的加工環(huán)境溫度差別較大，晶圓需要等待換熱介質(zhì)調(diào)整至新的目標(biāo)溫度后才能進(jìn)行下一個(gè)加工步驟。為了縮短換熱介質(zhì)升降溫時(shí)間，提高晶圓加工效率，最新的溫控裝置均采用雙通道設(shè)計(jì)，一路通道提供低溫介質(zhì)，一路提供高溫介質(zhì)，當(dāng)加工腔需要高溫或低溫時(shí)，選擇相應(yīng)溫度的通道連通加工腔，另外一個(gè)通道進(jìn)出口管路短接。與加工腔連通的通道需要及時(shí)帶走加工腔內(nèi)熱量，其制冷系統(tǒng)處于熱負(fù)荷持續(xù)變化的工況，而另一通道沒(méi)有外部熱負(fù)荷，處于空負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，其制冷系統(tǒng)僅需要輸出少量冷量維持循環(huán)液溫度恒定即可。

相關(guān)技術(shù)中，雙通道溫控裝置的低溫通道溫控可達(dá)到-70℃或更低，一般使用多級(jí)復(fù)疊制冷系統(tǒng)達(dá)到制冷目標(biāo)溫度；高溫通道溫控在10℃左右，一般使用單級(jí)制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。由于復(fù)疊制冷系統(tǒng)的能效比低，導(dǎo)致低溫通道的功耗高、能效低。同時(shí)，處于空負(fù)荷狀態(tài)的通道為了維持空負(fù)荷時(shí)的控溫穩(wěn)定，需要壓縮機(jī)處于部分卸載狀態(tài)運(yùn)行，也造成了能量的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種溫控裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中制冷系統(tǒng)的功耗高、能效低的缺陷。根據(jù)切換裝置運(yùn)行特性，任一時(shí)刻，與加工腔連通的一個(gè)通道制冷系統(tǒng)處于熱負(fù)荷變化的工況，而另一通道處于空負(fù)荷狀態(tài)。通過(guò)設(shè)置蓄冷器，對(duì)處于空負(fù)荷狀態(tài)的制冷系統(tǒng)，只需要一小部分的冷量用來(lái)維持循環(huán)系統(tǒng)的恒定控溫，多余的冷量以將蓄冷器內(nèi)的液體過(guò)冷的形式，使冷量轉(zhuǎn)移到低溫通道制冷系統(tǒng)內(nèi)，存儲(chǔ)在蓄冷器的過(guò)冷液體中冷量在制冷系統(tǒng)運(yùn)行中逐漸釋放，提高了蓄冷器吸熱通道所在的制冷系統(tǒng)回路的能效比，即降低了溫控裝置的功耗。高溫通道將多余冷量存儲(chǔ)在蓄冷器內(nèi)并轉(zhuǎn)移到低溫通道中，提升能量利用率。

本發(fā)明第一方面的實(shí)施例，提供一種溫控裝置，包括：

第一溫控通道，包括第一循環(huán)液回路和與所述第一循環(huán)液回路換熱的第一制冷系統(tǒng)；

第二溫控通道，包括第二循環(huán)液回路和與所述第二循環(huán)液回路換熱的第二制冷系統(tǒng)；

切換裝置，連接所述第一循環(huán)液回路與所述第二循環(huán)液回路，并適于切換所述第一循環(huán)液回路與負(fù)載裝置的通斷，以及適于切換所述第二循環(huán)液回路與負(fù)載裝置的通斷；

蓄冷器，包括蓄冷通路和與所述蓄冷通路換熱的吸熱通路，所述蓄冷通路與所述第一制冷系統(tǒng)連通，所述吸熱通路與所述第二制冷系統(tǒng)連通。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種溫控裝置，所述蓄冷器包括殼體和設(shè)于所述殼體內(nèi)的換熱管，所述殼體與所述換熱管之間形成所述蓄冷通路，所述換熱管內(nèi)的空間形成所述吸熱通路。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種溫控裝置，所述第一制冷系統(tǒng)包括多級(jí)制冷回路，所述蓄冷通路與其中一級(jí)制冷回路連通。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種溫控裝置，所述第二制冷系統(tǒng)包括形成循環(huán)的第二壓縮機(jī)、第二冷凝器、第二節(jié)流件和第二蒸發(fā)器，所述第二蒸發(fā)器的出口端設(shè)置有調(diào)壓閥。