CN101749881A - 冷却装置及冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种冷却装置及冷却方法。该冷却装置及冷却方法能够通过简化制冷剂回路来削减制造成本，并能够始终维持稳定的冷却能力。本发明的冷却装置(20)包括：配置在压缩制冷剂的压缩机(21)的下游侧且利用冷却水使来自压缩机(21)的一次制冷剂冷凝的水冷冷凝器(22)；串联地配置在水冷冷凝器(22)的下游侧且利用空气使来自水冷冷凝器(22)侧的一次制冷剂冷凝的风冷冷凝器(23)；以及配置在风冷冷凝器(23)的下游侧的蒸发器(25)，将检测一次制冷剂的温度的温度开关(26)设置在水冷冷凝器(22)的下游侧且风冷冷凝器(23)的上游侧，在温度开关(26)的检测温度大于规定温度时，使风冷冷凝器(23)工作。

Description

冷却装置及冷却方法
技术领域
本发明涉及包括水冷冷凝器和风冷冷凝器的冷却装置及使用该冷却装置的冷却方法，更详细地讲，是涉及能够简化水冷冷凝器和风冷冷凝器的切换机构的冷却装置及冷却方法。
背景技术
作为以往的这种冷却装置，例如记载有专利文献1中所述的复合空调装置、专利文献2中所述的冷冻装置。
在专利文献1中所述的复合空调装置包括：设有风冷式换热机的路径；设有水冷式换热机的路径；切换这些路径的切换部件；使冷却水经由水冷式换热机流通的冷却水路径；以及检测冷却水路径的冷却水温度的温度检测部件。并且，根据由温度检测部件检测到的温度信息操作切换部件而切换水冷式换热机和风冷式换热机。
另外，专利文献2中所述的冷冻装置包括：互相串联地配置的风冷冷凝器及水冷冷凝器；配置在水冷冷凝器的下游侧的第1电磁阀；与风冷冷凝器及水冷冷凝器并联配置的第2电磁阀；以及配置在第1、第2电磁阀的下游侧的蒸发器。并且，在进行水冷运转或风冷运转时，打开配置在水冷冷凝器的下游侧的第1电磁阀而使制冷剂循环至蒸发器。在水冷运转状态下，蒸发器成为过热状态、制冷剂循环量不足时，追加运转风冷冷凝器来补充制冷剂。另外，在蒸发器的导热管上附着有霜时，使用第1、第2电磁阀向蒸发器供给制冷剂温度较高的制冷剂来进行除霜运转。
专利文献1：日本特开2006-46880号公报
专利文献2：日本特开2007-71504号公报
但是，专利文献1中所述的复合空调装置及专利文献2中所述的冷冻装置的任一制冷剂回路在切换制冷剂的流路时均需要电磁阀等切换部件，因此，存在制冷剂流路的切换机构及控制变得复杂、且因设有切换机构而成本相应地升高这样的问题。
发明内容
本发明即是为了解决上述问题而做成的，其目的在于提供一种能够通过简化制冷剂回路来削减制造成本、并能够始终维持稳定的冷却能力的冷却装置及冷却方法。
本发明的技术方案1所述的冷却装置包括：配置在压缩制冷剂的压缩机的下游侧且利用冷却水使来自上述压缩机的制冷剂冷凝的水冷冷凝器；串联地配置在上述水冷冷凝器的下游侧且利用空气使来自上述水冷冷凝器的制冷剂冷凝的风冷冷凝器；以及配置在上述风冷冷凝器的下游侧且冷却另一热介质的蒸发器，其特征在于，将检测上述制冷剂的温度的温度开关配置在上述水冷冷凝器的下游侧且上述风冷冷凝器的上游侧，在上述温度开关的检测温度大于规定温度时，使上述风冷冷凝器工作。
另外，在技术方案1所述的发明中，本发明的技术方案2所述的冷却装置的特征在于，上述另一热介质是冷却检查装置的载置台的制冷剂。
另外，本发明的技术方案3所述的冷却方法的特征在于，包括：使用压缩机压缩制冷剂的第1工序；使用水冷冷凝器使上述制冷剂冷凝的第2工序；使用温度开关检测至少经由第1工序后的上述制冷剂的温度的第3工序；仅在上述温度开关的检测温度大于规定温度时使风冷冷凝器工作而使上述制冷剂冷凝的第4工序；以及使用蒸发器冷却另一热介质的第5工序。
另外，在技术方案3所述的发明中，本发明的技术方案4所述的冷却方法的特征在于，上述另一热介质是冷却检查装置的载置台的制冷剂。
采用本发明，提供一种能够通过简化制冷剂回路来削减制造成本、并能够始终维持稳定的冷却能力的冷却装置及冷却方法。
附图说明
图1是表示应用了本发明的冷却装置的一个实施方式的检查装置的一个例子主视图。
图2是表示图1所示的冷却装置的构造图。
具体实施方式
下面，根据图1所示的实施方式说明本发明。另外，图1是表示应用了本发明的冷却装置的一个实施方式的检查装置的主视图，图2是表示图1所示的冷却装置的构造图。
首先，对应用本发明的冷却装置的检查装置进行说明。如图1所示，检查装置10例如包括输送半导体晶圆W的装载室11、对自装载室11输送的半导体晶圆W进行电气特性检查的探针室12、和控制装置(未图示)，在控制装置的控制下，从低温区域到高温区域对半导体晶圆W进行检查。
如图1所示，探针室12包括：可升降地载置半导体晶圆W且温度可调节的载置台13；使载置台13沿X、Y方向移动的XY工作台14；配置在借助该XY工作台14而进行移动的载置台13上方的探针卡15；以及使探针卡15的多个探针15A与载置台13上的半导体晶圆W的多个电极焊盘正确地对位的对位机构16。
如图1所示，在探针室12的盖板17上还能装卸地配设有连接于测试器的测试头T，测试头T与探针卡15通过性能板(performance board)(未图示)电连接，将载置台13上的半导体晶圆W设定为从低温区域到高温区域的温度范围，自测试器将检查用信号通过测试头T及性能板传送到探针15A，检查半导体晶圆W的电气特性。
例如，在低温区域中对半导体晶圆W进行电气特性检查的情况下，借助内置在载置台13中的冷却套(未图示)将半导体晶圆W冷却到低温区域的规定温度(例如-65℃)，或者在高温区域中对半导体晶圆W进行电气特性检查的情况下，利用内置在载置台13中的加热器等加热部件将半导体晶圆W加热到高温区域的规定温度(例如+150℃)。在低温区域、高温区域的任一情况下，在检查时均自半导体晶圆W发热，因此，使制冷剂经由载置台13内的冷却套进行循环而自半导体晶圆W吸热，将半导体晶圆W维持为规定温度。
为了冷却载置台13而使用本实施方式的冷却装置20。该冷却装置20如图1所示那样与载置台13连接。因此，下面说明本实施方式的冷却装置20。
例如图2所示，本实施方式的冷却装置20包括一次制冷剂所循环的第1循环通路20A以及二次制冷剂所循环的第2、第3循环通路20B、20C，利用在第1循环通路20A中循环的一次制冷剂冷却在第2循环通路20B中循环的二次制冷剂，该二次制冷剂在第3循环通路20C中循环的期间里冷却检查装置10的载置台13。
而且，如图2所示，冷却装置20还包括：压缩一次制冷剂(例如氟利昂)的压缩机21；配置在压缩机21的下游侧的水冷冷凝器22；串联地配置在水冷冷凝器22的下游侧的风冷冷凝器23；配置在风冷冷凝器23的下游侧的膨胀阀24；以及配置在膨胀阀24的下游侧的蒸发器25，一次制冷剂在第1循环通路20A中循环的期间里冷却二次制冷剂。
如图2所示，水冷冷凝器22包括：流动有例如由压缩机21所压缩的高温的压缩制冷剂的导热管22A；容纳该导热管22A的壳体22B；以及连接于壳体22B的冷水配管22C，进行如下所述的水冷运转：使冷却水经由冷水配管22C而在壳体22B内循环来将在导热管22A内流动的高温化的一次制冷剂冷却至规定温度，从而使一次制冷剂冷凝。
如图2所示，风冷冷凝器23包括例如带有散热片的导热管23A、以及向该导热管23A中输送空气来冷却在导热管23A内流动的一次制冷剂的风扇23B，具有基本上补充水冷冷凝器22的冷却能力的作用。因而，在水冷冷凝器22的冷却能力不足而一次制冷剂的温度大于规定温度(例如+45℃)时，或者水冷冷凝器22不工作而无法冷却来自压缩机21的一次制冷剂时，风冷冷凝器23在温度开关26的控制下工作。
温度开关26设置成在位于水冷冷凝器22的下游侧且风冷冷凝器23的上游侧的第1循环通路20A内检测一次制冷剂的温度，在从水冷冷凝器22流出的一次制冷剂的温度大于规定温度(例如+45℃)时接通开关，在+45℃以下时切断开关。该温度开关26与风冷冷凝器23的风扇23B电连接，进行如下所述的风冷运转：在一次制冷剂的温度大于+45℃时接通开关而驱动风扇23B，对通过风冷冷凝器23的导热管23A的一次制冷剂进行冷却，对水冷冷凝器22的冷却不足的一次制冷剂、不停息地通过水冷冷凝器22后的一次制冷剂进行冷却。另外，在流出水冷冷凝器22的一次制冷剂为+45℃以下时，温度开关26根据一次制冷剂的检测温度自动地切断而使风扇23B停止，仅进行水冷运转。
膨胀阀24使在水冷冷凝器22和风冷冷凝器23的至少任一个中冷却后的一次制冷剂减压。在膨胀阀24中减压后的一次制冷剂到达蒸发器25。
如图2所示，蒸发器25包括流动有例如蒸发后的低温的一次制冷剂的导热管25A、以及容纳该导热管25A的壳体25B，一次制冷剂对经由第2循环通路20B而在壳体25B内通过的二次制冷剂进行冷却。
如图2所示，第2循环通路20B具有第1循环泵28A，该第1循环泵28A将蒸发器25和贮存二次制冷剂的箱27连结，并在蒸发器25的下游侧配置在箱27的蒸发器25侧。第1循环泵28A自箱27内吸引二次制冷剂而将二次制冷剂引导到蒸发器25中，使在蒸发器25中冷却后的二次制冷剂返回到箱27内。箱27与载置台13经由第3循环通路20C连结。
如图2所示，第3循环通路20C具有第2循环泵28B，该第2循环泵28B将箱27和载置台13连结，并配置在箱27和载置台13的上游侧。第2循环泵28B吸引箱27内的二次制冷剂而将二次制冷剂供给到载置台13，使冷却载置台13后升温的二次制冷剂返回到箱27内。
接着，对与检查装置10的载置台13连接的冷却装置20的动作进行说明。如图1所示，在检查装置10的载置台13上载置半导体晶圆并检查半导体晶圆时，半导体晶圆发热。因此，使用冷却装置20来冷却载置台13而将半导体晶圆始终维持在规定温度，进行稳定的可靠性高的检查。
在检查过程中，在载置台13上冷却半导体晶圆W时，通过载置台13的二次制冷剂升温，经由第3循环通路20C而从载置台13返回到箱27，箱27内的二次制冷剂升温。冷却装置20为了将载置台13上的半导体晶圆始终维持在规定温度，利用在第1循环通路20A中循环的一次制冷剂，在蒸发器25中对在第2循环通路20B中循环的二次制冷剂进行冷却。冷却后的二次制冷剂经由第2循环通路20B返回到箱27内。该二次制冷剂经由第3循环通路20C在载置台13与箱27之间循环，冷却载置台13而将半导体晶圆始终维持在恒定的低温。一次制冷剂通过冷却二次制冷剂而升温，但由于该一次制冷剂在第1循环通路20A中循环的期间里被冷却，因此，能够始终以恒定的温度将二次制冷剂供给到载置台13。
下面，对在第1循环通路20A中循环的一次制冷剂的冷却方法进行说明。一次制冷剂在蒸发器25中通过与二次制冷剂的换热而升温。升温后的一次制冷剂在压缩机21中被压缩而成为高温、高压。高温、高压化后的一次制冷剂在水冷冷凝器22中通过导热管22A的期间里被在冷水配管22C中循环的冷却水冷却而冷凝、液化。
液化后的低温的一次制冷剂通常不停息地通过风冷冷凝器23而到达膨胀阀24。一次制冷剂在通过膨胀阀24的期间里被减压而到达蒸发器25，在蒸发器中膨胀而对在第2循环通路20B中循环的二次制冷剂进行冷却。在蒸发器25中升温后的一次制冷剂返回到压缩机21中。之后，一次制冷剂重复上述循环来冷却二次制冷剂。
但是，出于某种原因，有时水冷冷凝器22的冷却水的循环流量减少、或者冷却水的温度升温而导致水冷冷凝器22的冷却能力降低。在这样的情况下，一次制冷剂在第1循环通路20A中循环的期间里逐渐升温。
因此，在本实施方式中，在流出水冷冷凝器22的一次制冷剂的温度大于规定温度(例如+45℃)时，温度开关26检测该温度而接通开关，使风冷冷凝器23的风扇23B工作。在风扇23B工作时，一次制冷剂在风冷冷凝器23中被冷却，在水冷冷凝器22中未充分冷凝的一次制冷剂冷凝。这样，使水冷冷凝器22和风冷冷凝器23同时工作，使正在升温的一次制冷剂的温度逐渐降低。一次制冷剂的温度逐渐降低，能够恢复到+45℃以下的温度，从而能够维持载置台13上的半导体晶圆的冷却能力。
其间，在水冷冷凝器22的循环水量恢复原状、或者冷却水的温度恢复原状时，水冷冷凝器22恢复原本的冷却能力，能够正常地冷却一次制冷剂。在水冷冷凝器22恢复原本的冷却能力时，与风冷运转一起使一次制冷剂的温度成为+45℃以下。于是，温度开关26检测该温度而切断开关来停止风扇23B，停止风冷运转，能够仅利用原本的水冷运转来进行冷却。
像以上说明那样采用本实施方式，冷却装置20包括：配置在压缩制冷剂的压缩机21的下游侧且利用冷却水使来自压缩机21的一次制冷剂冷凝的水冷冷凝器22；串联地配置在水冷冷凝器22的下游侧且利用空气使来自水冷冷凝器22侧的一次制冷剂冷凝的风冷冷凝器23；以及配置在风冷冷凝器23的下游侧的蒸发器25，其中，由于将检测一次制冷剂的温度的温度开关26配置在水冷冷凝器22的下游侧且风冷冷凝器23的上游侧，在温度开关26的检测温度大于规定温度时，使风冷冷凝器23工作，因此，在由第1、第2、第3循环通路20A、20B、20C构成的制冷剂回路中能够省略制冷剂流路的切换机构，并且，即使出于某种原因水冷冷凝器22的冷却能力不足，风冷冷凝器23也能够自动地工作而将一次制冷剂始终维持在原本需要的温度。
另外，采用本实施方式，由于使用蒸发器25来对冷却检查装置10的载置台13的二次制冷剂进行冷却，因此，能够稳定地冷却检查装置10的载置台13，从而能够提高检查装置10的检查可靠性。
另外，本发明并未被上述实施方式有任何限制，可以根据需要适当地设计变更各构成要件。例如，在上述实施方式中，对将本发明的冷却装置应用于检查装置的情况进行了说明，但也可以将其应用于除检查装置之外的半导体晶圆的处理装置。
工业实用性
本发明能够较佳地应用于例如对检查半导体晶圆等被检体的检查装置的载置台进行冷却的冷却装置。

Claims (4)

1.一种冷却装置，该冷却装置包括：配置在压缩制冷剂的压缩机的下游侧且利用冷却水使来自上述压缩机的制冷剂冷凝的水冷冷凝器；串联地配置在上述水冷冷凝器的下游侧且利用空气使来自上述水冷冷凝器侧的制冷剂冷凝的风冷冷凝器；以及配置在上述风冷冷凝器的下游侧且冷却另一热介质的蒸发器，其特征在于，
将检测上述制冷剂的温度的温度开关设置在上述水冷冷凝器的下游侧且上述风冷冷凝器的上游侧，在上述温度开关的检测温度大于规定温度时，使上述风冷冷凝器工作。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
上述另一热介质是冷却检查装置的载置台的制冷剂。
3.一种冷却方法，其特征在于，
包括：使用压缩机压缩制冷剂的第1工序；使用水冷冷凝器使上述制冷剂冷凝的第2工序；使用温度开关检测至少经由第1工序后的上述制冷剂的温度的第3工序；仅在上述温度开关的检测温度大于规定温度时使风冷冷凝器工作而使上述制冷剂冷凝的第4工序；以及使用蒸发器来冷却另一热介质的第5工序。
4.根据权利要求3所述的冷却方法，其特征在于，
上述另一热介质是冷却检查装置的载置台的制冷剂。
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