CN100432582C - 制冷剂中水分的除去装置和检查装置 - Google Patents

Abstract

像以往的冷却装置那样，从冷却装置中取出制冷剂，在外部用水分吸附过滤器除去水分，另外，除此之外或者单独用乙醇等清洗热交换器和制冷剂的循环配管内附着的水分，用干燥空气等使其干燥，冷却装置的运转效率降低。另外，如果像专利文献1～3中记载的技术那样，在低温的制冷剂中设置水分除去用的过滤器，则在过滤器中水分结冰，或者引起过滤器堵塞、或者过滤器破损，因此仍然不得不使冷却装置停止。本发明的水分除去装置包括：从循环配管中取出制冷剂的一部分并使其迂回的迂回配管；设置在该迂回配管上并且利用冷冻机的废热对流经迂回配管的制冷剂进行加热的第二热交换器；和配置在该热交换器的下游侧并且吸附制冷剂中混入的水分的水分吸附体。

Description

制冷剂中水分的除去装置和检查装置

技术领域

本发明涉及一种在冷却回路中循环的期间除去制冷剂中的水分的水分除去装置和一种检查装置，更详细地说，涉及一种能够除去制冷剂中混入的水分而不中断被冷却体的冷却的制冷剂中水分的除去装置和一种具有该水分除去装置的检查装置。

背景技术

作为这种水分除去装置，例如有专利文献1中记载的冷却装置。在该冷却装置中，以将在冷却液的循环通路上设置的冷却液收纳罐的冷却液喷出口堵住的方式配置有水分除去用过滤器，将已由该水分除去用过滤器除去水分的冷却液送向被冷却体。

另外，专利文献2中提出了具有水分除去装置的空气调节机。在该空气调节机中，在冷冻循环中，在室外热交换器与膨胀阀或毛细管之间设置有旁通回路，该旁通回路具有在中央部设置有捕捉废料、金属粉等异物的过滤器的干燥器。于是，由干燥器(具体地说是分子筛)将流经旁通回路的制冷剂中的水分吸附除去。

再者，专利文献3中提出了冷却装置的水分除去装置。在该水分除去装置中，在制冷剂的旁路通路的中途配置有冷却制冷剂的冷却缸，在其下游配置有捕集制冷剂中含有的水分的过滤器。于是，由冷却缸将来自旁路通路的制冷剂冷却，将水分分离、除去。

另外，在冷却装置中，还有像对例如半导体晶片等被处理体进行低温检查的检查装置中使用的冷却装置那样，将被处理体冷却至-数10℃的低温范围的冷却装置。在这种情况下，使用例如氟类制冷剂，若制冷剂中溶解有水分，则水分在冷冻机的热交换器的表面被冷却、结冰，生成霜和冰，因此热交换器的热传递效率降低，冷冻机的冷冻能力逐渐下降。作为解决对策，以往是暂且停止冷却装置的运转，从冷却装置中取出制冷剂，用外部的水分吸附过滤器除去制冷剂中溶解的水分。另外，热交换器和制冷剂的循环配管内附着的水分，用乙醇等清洗，吹入大量的干燥空气，使热交换器和循环配管内干燥。

[专利文献1]特开2001-050624号公报

[专利文献2]特开2001-141341号公报

[专利文献3]特开平05-180538号公报

发明内容

可是，像以往的冷却装置那样，从冷却装置中取出制冷剂，在外部用水分吸附过滤器除去水分，另外，除此之外或者单独用乙醇等清洗热交换器和制冷剂的循环配管内附着的水分，用干燥空气等使其干燥，冷却装置的运转效率降低。另外，如果像专利文献1～3中记载的技术那样，在低温的制冷剂中设置水分除去用的过滤器，则在过滤器中水分结冰，或者引起过滤器堵塞、或者过滤器破损，因此仍然不得不使冷却装置停止。

本发明是为解决上述课题而做出的，目的是提供一种能够除去制冷剂中的水分而不使装置停止、能够提高装置的运转效率的制冷剂中水分的除去装置和具有该水分除去装置的检查装置。

本发明的第一方面所述的制冷剂中水分的除去装置，其在制冷剂通过循环配管在被冷却体和冷冻机之间循环的期间，除去上述制冷剂中混入的水分，其特征在于，包括：从上述循环配管中取出上述制冷剂的一部分并使其迂回的迂回配管；设置在该迂回配管上并且利用上述冷冻机的废热对流经上述迂回配管的上述制冷剂进行加热的热交换器；和配置在该热交换器的下游侧并且吸附上述冷却剂中混入的水分的水分吸附体。

另外，本发明的第二方面所述的脉动减轻装置，其特征在于：在第一方面所述的发明中，在上述水分吸附体的上游侧和下游侧分别设置有第一、第二阀。

另外，本发明的第三方面所述的制冷剂中水分的除去装置，其特征在于：在第一方面或第二方面所述的发明中，在上述第二阀的下游侧设置有限制上述制冷剂的流量的装置。

另外，本发明的第四方面所述的制冷剂中水分的除去装置，其特征在于：在第三方面所述的发明中，在上述流量限制装置上并列设置有第三阀。

另外，本发明的第五方面所述的检查装置，其包括：载置被处理体的载置体；将在通过循环配管在与该载置体之间循环的期间升温的制冷剂冷却的冷冻机；和在上述制冷剂在上述循环配管中循环的期间，除去上述制冷剂中混入的水分的水分除去装置，在上述载置体上，将上述被处理体保持在一定的温度，进行上述被处理体的检查，其特征在于，上述水分除去装置包括：从上述循环配管中取出上述制冷剂的一部分并使其迂回的迂回配管；设置在该迂回配管上并且利用上述冷冻机的废热加热流经上述迂回配管的上述制冷剂的热交换器；和配置在该热交换器的下游侧并且吸附上述制冷剂中混入的水分的水分吸附体。

另外，本发明的第六方面所述的检查装置，其特征在于：在第五方面所述的发明中，在上述水分吸附体的上游侧和下游侧分别设置有第一、第二阀。

另外，本发明的第七方面所述的检查装置，其特征在于：在第五方面或第六方面所述的发明中，在上述第二阀的下游侧设置有限制上述制冷剂流量的流量装置。

另外，本发明的第八方面所述的检查装置，其特征在于：在第七方面所述的发明中，在上述流量限制装置上并列设置有第三阀。

根据本发明的第一方面～第八方面所述的发明，能够提供一种能够除去制冷剂中的水分而不使装置停止、能够提高装置的运转效率的制冷剂中水分的除去装置和具有该水分除去装置的检查装置。

附图说明

图1是示意性地表示应用本发明的水分除去装置的检查装置的框图。

图2是表示应用图1所示的水分除去装置的本发明的检查装置的另一实施方式的框图。

图3是以本发明的检查装置的另一实施方式的主要部件为中心表示的框图。

符号说明

10、10A、10B    检查装置

11    载置体(被冷却体)

12    循环配管

14    冷冻机

20    水分除去装置

21    迂回配管

22    第二热交换器

23    水分吸附体

24A   第一断流阀(第一阀)

24B   第二断流阀(第二阀)

25    毛细管(流量限制装置)

26    旁通阀(第三阀)

具体实施方式

下面，根据图1～图3所示的实施方式对本发明进行说明。图1是示意性地表示应用本发明的水分除去装置的检查装置的框图，图2是表示应用图1所示的水分除去装置的本发明的检查装置的另一实施方式的框图，图3是以本发明的检查装置的另一实施方式的主要部件为中心表示的框图。

第一实施方式

本实施方式的检查装置10，例如如图1所示，包括载置被处理体(例如半导体晶片)W的载置体11、通过循环配管12与载置体11连接并且使制冷剂向载置体11内循环的泵13、和将来自载置体11通过泵13在循环配管12中循环的升温后的制冷剂冷却到原温度的冷冻机14的第一热交换器14A，其被构成为：使制冷剂向载置体11的内部循环，将载置体11上的半导体晶片W冷却，从而在规定的温度下进行半导体晶片W的电气特性检查。在进行检查时，为了使半导体晶片W与探针卡(未图示)接触，载置体11在水平方向和上下方向移动。

载置体11被制冷剂冷却，能够在例如-数10℃～150℃的范围内的适宜温度下进行半导体晶片W的电气特性检查。作为此时使用的制冷剂，可以使用例如氟类的惰性液体(住友3M公司生产的Fluorinert(商标名)、Solvay Solexis公司生产的Galden(商标名)等)。在制冷剂在载置体11和第一热交换器14A中循环的期间，水分混入并溶解在制冷剂中是不可避免的。

所以，在本实施方式的检查装置10中，如图1所示组合有水分除去装置20。如图1所示，该水分除去装置20包括：使在循环配管12中循环的制冷剂的一部分迂回的迂回配管21；设置在该迂回配管21上并且利用冷冻机14的废热对流经迂回配管21的制冷剂进行加热的第二热交换器22；和配置在该热交换器22的下游侧并且吸附制冷剂中混入的水分的水分吸附体23。迂回配管21例如一端在第一热交换器14A的上游侧与泵13的下游侧连接，另一端与泵13的上游侧连接。

冷冻机14侧的制冷剂(以下称为“冷冻制冷剂”)沿着图1中箭头所示的方向在冷冻回路14C中流动，在通过第一热交换器14A的期间，从循环配管12中的制冷剂吸热，吸热后升温的冷冻制冷剂在冷冻回路14C中循环，在第二热交换器22中放热，对流经迂回配管21的低温的制冷剂进行加热。制冷剂在循环配管12中循环的期间含有水分，这些水分即使结冰，也会在第二热交换器22中被加热而变为液态的水分。所以，水分吸附体23能够可靠地吸附制冷剂中的水分。

在水分吸附体23的上游侧和下游侧分别安装有第一、第二断流阀24A、24B，可以根据需要关闭第一、第二断流阀24A、24B，以更换水分吸附体23。作为水分吸附体23，可使用例如沸石等多孔质、亲水性的吸附体。另外，在迂回配管21中设置有限制制冷剂流量的流量限制装置(例如毛细管)25，通常运转时，由毛细管25限制流经迂回配管21的制冷剂的流量，使得不损害流经循环配管12的制冷剂的冷却能力。在毛细管25上并列设置有旁通阀26，根据需要，打开旁通阀26，能够增加迂回配管21的制冷剂流量、并由水分吸附体23一气地除去水分。

另外，即使在第二热交换器22中加热制冷剂，也有剩余的热量，在放热器14D中放出这些剩余的热量，使得冷冻机14的冷冻能力不会下降。

接着，对工作进行说明。进行半导体晶片W的检查时，泵13驱动，使制冷剂以一定的流量在载置体11内循环，将载置体11冷却，通过将载置体11冷却，其上的半导体晶片W即使在检查时发热也会被冷却，并被维持在规定的温度。制冷剂在循环配管12中循环的期间，水分混入、溶解。如果置之不理，则水分在第一热交换器14A内冻结，冷冻机14的冷冻能力下降。所以，在本实施方式中，利用水分除去装置20除去制冷剂中的水分。该水分除去装置20在使用检查装置10的期间驱动。

在水分除去装置20中，在制冷剂通过泵13在循环配管12中循环的期间，其一部分由于毛细管25的作用，流量被限制，从循环配管12流入迂回配管21内。该制冷剂流经迂回配管21、到达第二热交换器22时，在此由冷冻机14的废热加热并升温，制冷剂中的水分即使暂时处于冻结的状态也会将其融化。含有水分的制冷剂在通过水分吸附体23的期间，水分被吸附、并被除去。该制冷剂经由毛细管25返回到泵13的上游侧。

这样，在水分除去装置20中，总是从循环配管12取出一部分制冷剂并除去水分，所以在使用检查装置10的期间，即使制冷剂中混入水分，也能够连续并且可靠地除去制冷剂中的水分，防止在循环配管12和第一热交换器14A等中的水分的冻结，能够将载置体11上的半导体晶片W总是维持在一定的温度而不使冷冻机14的冷冻能力下降。而且，不必像以往那样使检查装置10中途停止，能够提高运转效率，从而能够延长维护周期。

另外，在需要更换水分吸附体23时，在检查装置10运转的状态下，关闭第一、第二断流阀24A、24B，只是使水分除去暂时停止，就能够更换水分吸附体23。另外，由于维护等制冷剂中的水分一气地增多时，通过打开与毛细管25并列设置的旁通阀26，暂时使水分吸附体23中通过大量的制冷剂，由此能够一气地除去水分。

如以上说明，根据本实施方式，水分除去装置20包括从循环配管12取出一部分制冷剂并使其迂回的迂回配管21、设置在该迂回配管21上并且利用冷冻机14的废热加热流经迂回配管21的制冷剂的第二热交换器22、配置在该热交换器22的下游侧并且吸附制冷剂中混入的水分的水分吸附体23，所以能够可靠地除去制冷剂中的水分而不停止检查装置10，从而能够提高检查装置10的运转效率。

另外，在水分吸附体23的上游侧和下游侧分别设置有第一、第二断流阀24A、24B，所以，当水分吸附体23到达寿命时，在运转检查装置10的状态下，关闭第一、第二断流阀24A、24B，只是使水分除去暂时停止，就能够容易地更换水分吸附体23。另外，因为在第二断流阀24B的下游侧设置有限制制冷剂流量的毛细管25，所以，通过限制取出到迂回配管21中的制冷剂的流量，不会损害在循环配管12中循环的制冷剂的冷却能力。另外，因为在毛细管25上并列设置有旁通阀26，所以，当需要一气地除去制冷剂中的大量水分时，打开旁通阀26，使大量的制冷剂流过水分吸附体23，由此能够在短时间内除去大量的水分。

第二实施方式

本实施方式的检查装置10A，例如如图2所示，除了具有配置在循环配管12上的低温制冷剂罐15、和在该低温制冷剂罐15的上游侧和下游侧配置的第一、第二泵13A、13B以外，与第一实施方式实质上相同地构成。所以，水分除去装置20实现与图1所示的装置相同的功能，所以，与第一实施方式相同的部分或相当的部分标注同一符号，并省略其说明。

在本实施方式中，第一泵13A使来自载置体11的升温后的制冷剂直接返回到低温制冷剂罐15，同时使其一部分在迂回配管21中迂回、经由水分吸附体23返回到低温制冷剂罐15。第二泵13B吸引来自低温制冷剂罐15并由冷冻机14冷却的低温制冷剂，供给载置体11。在本实施方式中，水分除去装置20，在从循环配管12迂回的期间，利用升温后的制冷剂的一部分，在水分吸附体23中除去制冷剂中溶解的水分，并使已除去水分的制冷剂返回到低温制冷剂罐15。

第三实施方式

本实施方式的检查装置10B，例如如图3所示，具有使制冷剂在载置体(未图示)中循环的循环配管12、配置在循环配管12上的低温制冷剂罐15、配置在该低温制冷剂罐15的上游侧和下游侧的第一和第二泵13A和13B、在第一泵13A和低温制冷剂罐15之间配置的冷冻机14和水分除去装置20，按照第二实施方式构成。所以，与第二实施方式同样地，在由第一泵13A吸引低温制冷剂罐15内的制冷剂并使其返回到低温制冷剂罐15的期间，冷冻机14将制冷剂冷却，同时水分除去装置20从一部分制冷剂中除去水分。

可是，检查装置10B也与其它半导体制造装置同样地被要求缩小设置空间，因此载置体的冷却装置的设置空间也就自然地受到限制。所以，冷却装置不在低温制冷剂罐15中分出独自的空间，另外，从其它机械的维护的关系考虑，被设置在其它机械的上部的较高位置，从而使低温制冷剂罐15的占地面积不变大。与此相伴，低温制冷剂罐15的制冷剂的填充口也位于较高位置，所以，为了向低温制冷剂罐15内填充制冷剂，成为将装有制冷剂的容器举起而进行的高处作业。因为是高处作业，所以作业负荷大，而且还有制冷剂飞溅的危险性。

所以，在本实施方式中，附设制冷剂填充装置30，以避免高处作业。如图3所示，该制冷剂填充装置30被构成为：对低温制冷剂罐15内进行减压，将制冷剂容器40内的制冷剂吸引并填充到低温制冷剂罐15内。

即，如图3所示，制冷剂填充装置30包括：用于开始填充制冷剂的填充开关31、设置在低温制冷剂罐15中的液面传感器32、与低温制冷剂罐15的上面连接的制冷剂吸引配管33、与低温制冷剂罐15内的空间连通的真空配管34、从真空配管34分出的干燥空气的空气供给配管35、从制冷剂吸引配管33分出的大气开放配管36、在这些配管上设置的4个第一～第四电磁阀37A～37D、和控制这些电磁阀37A～37D的控制装置38。

如图3所示，第一电磁阀37A安装在制冷剂吸引配管33上，第二电磁阀37B安装在真空配管34上，第三电磁阀37C安装在空气供给配管35上，第四电磁阀36D安装在大气开放配管36上。另外，在空气供给配管35上，在第三电磁阀36C的上游侧设置有调压器39，利用调压器39将向低温制冷剂罐15内供给的干燥空气调节至规定压力。此外，在图3中，15A是安全阀。

第一、第二电磁阀37A、37B，在接通(付勢)填充开关31时，通过控制装置38开放各配管33、34，从制冷剂容器40向低温制冷剂罐15内填充制冷剂，当液面传感器32在规定的液面高度检测出制冷剂时，关闭各配管33、34。另外，第三电磁阀37C，在第一、第二电磁阀37A、37B关闭时，通过控制装置38开放空气供给配管35，向低温制冷剂罐15内供给干燥空气，对水分进行一定时间的吹扫后关闭。第四电磁阀37D，在第三电磁阀37C关闭后，开放大气开放配管一定时间，使制冷剂吸引配管33内残留的制冷剂返回到制冷剂容器40内后关闭。

接着，对制冷剂填充装置30的工作进行说明。向低温制冷剂罐15内填充制冷剂时，在制冷剂容器40的口部插入制冷剂吸引配管33，接通填充开关31。由此，第一、第二电磁阀37A、37B通过控制装置38被接通，将制冷剂吸引配管33和真空配管34开放，对低温制冷剂罐15内进行减压，同时将制冷剂容器40的制冷剂吸引到低温制冷剂罐15内。制冷剂向低温制冷剂罐15内填充到一定量时，液面传感器32工作，通过控制装置38切断(消勢)第一、第二电磁阀37A、37B，关闭各配管33、34。

接下来，取代第一、第二电磁阀37A、37B，第三电磁阀37CD通过控制装置38被接通，开放空气供给配管35，向低温制冷剂罐15内吹入规定压力的干燥空气一定时间，从安全阀15A吹扫低温制冷剂罐15内的水分后，第三电磁阀37C自动关闭。与此同时，第四电磁阀37D通过控制装置38被接通，将空气开放配管36向大气开放一定时间，使制冷剂吸引配管33中残留的制冷剂返回到制冷剂容器40内后，自动关闭。

如以上说明，根据本实施方式，可以期待与上述各实施方式相同的作用效果，而且能够向低温制冷剂罐15内补充、填充制冷剂，而不需要高处作业。此外，制冷剂填充装置30，不限于检查装置10B，可以广泛应用于具有制冷剂罐的半导体制造装置，这是不言而喻的。

此外，在上述实施方式中，作为水分吸附体，举沸石为例进行了说明，但是只要具有水分吸附能力，也可以是沸石以外的吸附态。另外，作为制冷剂的流量限制装置，举毛细管为例进行了说明，但不限于此。另外，本发明的水分除去装置也同样能够应用于如图2所示具有低温制冷剂罐和2台以上的泵的检查装置。总而言之，只要不脱离本发明的主旨，都包含在本申请的发明中。

产业上的可利用性

本发明能够适合应用于包含检查装置的半导体制造装置。

Claims (8)

1.一种制冷剂中水分的除去装置，其在制冷剂通过循环配管在被冷却体和冷冻机之间循环的期间，除去所述制冷剂中混入的水分，其包括从所述循环配管中取出所述制冷剂的一部分并使其迂回的迂回配管、和设置在该迂回配管上并且吸附所述制冷剂中混入的水分的水分吸附体，其特征在于，还包括：

设置在该迂回配管上并且利用所述冷冻机的废热对流经所述迂回配管的所述制冷剂进行加热的热交换器，

所述水分吸附体配置在该热交换器的下游侧。

2.如权利要求1所述的制冷剂中水分的除去装置，其特征在于：

在所述水分吸附体的上游侧和下游侧分别设置有第一、第二阀。

3.如权利要求1或2所述的制冷剂中水分的除去装置，其特征在于：

在所述第二阀的下游侧设置有限制所述制冷剂流量的流量限制装置。

4.如权利要求3所述的制冷剂中水分的除去装置，其特征在于：

在所述流量限制装置上并列设置有第三阀。

5.一种检查装置，其包括：载置被处理体的载置体；将在通过循环配管在与该载置体之间循环的期间升温的制冷剂冷却的冷冻机；和在所述制冷剂在所述循环配管中循环的期间，除去所述制冷剂中混入的水分的水分除去装置，在所述载置体上，将所述被处理体保持在一定的温度，进行所述被处理体的检查，其特征在于：

所述水分除去装置包括：从所述循环配管中取出所述制冷剂的一部分并使其迂回的迂回配管；设置在该迂回配管上并且利用所述冷冻机的废热对流经所述迂回配管的所述制冷剂进行加热的热交换器；和配置在该热交换器的下游侧并且吸附所述制冷剂中混入的水分的水分吸附体。

6.如权利要求5所述的检查装置，其特征在于：

在所述水分吸附体的上游侧和下游侧分别设置有第一、第二阀。

7.如权利要求5或6所述的检查装置，其特征在于：

在所述第二阀的下游侧设置有限制所述制冷剂流量的流量限制装置。

8.如权利要求7所述的检查装置，其特征在于：

在所述流量限制装置上并列设置有第三阀。

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