CN109032200A - 半导体生产用温控设备及其电子膨胀阀的控制方法 - Google Patents

半导体生产用温控设备及其电子膨胀阀的控制方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种半导体生产用温控设备及其电子膨胀阀的控制方法。所述温控设备包括压缩机(1)、冷凝器(2)、电子膨胀阀(3)、蒸发器(4)、水泵(5)、加热器(6)、温度传感器(7)和可编程控制器(8)，所述温度传感器设置在加热器的出口处，温度传感器与所述可编程控制器相连，所述可编程控制器与所述电子膨胀阀直接相连。所述控制方法包括：所述可编程控制器获取所述温度传感器采集到的循环液温度；将所获取的循环液温度与目标温度进行对比计算；根据对比计算的结果确定应向所述电子膨胀阀输出的脉冲数及脉冲方向；向所述电子膨胀阀输出确定出脉冲数及脉冲方向的脉冲。通过上述技术方案，能够提高温控设备的温控精度及系统兼容性。

Description

半导体生产用温控设备及其电子膨胀阀的控制方法
技术领域
本公开涉及半导体生产领域，具体地，涉及一种半导体生产用温控设备及其电子膨胀阀的控制方法。
背景技术
目前，在对半导体生产过程进行温度控制时，需要使用专用的温控设备。温控设备主要应用于ETCH(刻蚀)、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)等半导体加工工艺过程，为负载设备(例如，半导体加工反应腔)提供高精度、稳定的循环液入口温度。温控设备在工作时，需使用电子膨胀阀来调节冷却液的供液量和过热度。在温控设备使用电子膨胀阀时，温控设备的可编程控制器接收设置在温控设备的循环液出口处的温度传感器采集到的循环液当前温度，并与设定的目标温度进行对比，通过内部计算得出电子膨胀阀需要的开度，可编程控制器将得到的开度转化为4-20mA电流信号，传递给电子膨胀阀驱动器，电子膨胀阀驱动器根据采集到的电流信号，计算并发出相应的脉冲信号来控制电子膨胀阀的开度，进而调节冷却液流向蒸发器的供液量和过热度，经蒸发器换热，最终调节温控设备的循环液出口温度，之后可编程控制器再接收温度传感器采集到的循环液当前温度。如此往复，实现对温控设备循环液出口温度的控制。
电子膨胀阀驱动器在工作过程中，会出现零点漂移(简称零漂)的现象。电子膨胀阀驱动器的零漂现象，会导致电子膨胀阀在调节过程中的实际开度值与设定值不符。要消除电子膨胀阀驱动器的零漂现象，需要对其进行断电重启，重新复位，然而在温控设备处于长期工作状态时，是不允许出现断电情况的。在这种情况下，当电子膨胀阀驱动器出现零漂现象时，会最终影响到循环液出口的温控效果，降低温控设备运行的稳定性以及可靠性。同时，由于电子膨胀阀驱动器在内部已经固化发送脉冲的时间间隔，这使得电子膨胀阀会出现因接收的脉冲数不完整而造成实际开度值与设定值不符的现象。另外，由于电子膨胀阀和电子膨胀阀驱动器之间还存在一定的相互制约关系，因此在选择或更换电子膨胀阀时，还需同时考虑对应的电子膨胀阀驱动器是否与现有电控系统兼容、在电箱上的安装位置及空间是否合适，增加开发成本。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种温控精度更高、温控效果更稳定的半导体生产用温控设备。
本公开的另一目的是提供一种半导体生产用温控设备中的电子膨胀阀的控制方法，利用该控制方法能够使温控设备的温控精度更高、温控效果更稳定。
为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，提供一种半导体生产用温控设备，包括压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器、水泵、加热器、温度传感器和可编程控制器，所述压缩机的出口与所述冷凝器的冷却液入口连通，所述冷凝器的冷却液出口与所述电子膨胀阀的入口连通，所述电子膨胀阀的出口与所述蒸发器的冷却液入口连通，所述蒸发器的冷却液出口与所述压缩机的入口连通，所述水泵的出口与所述蒸发器的循环液入口连通，所述蒸发器的循环液出口与所述加热器的入口连通，所述温度传感器设置在所述加热器的出口处，所述温度传感器与所述可编程控制器相连，所述可编程控制器与所述电子膨胀阀直接相连。
根据本公开的另一方面，提供一种如上所述的半导体生产用温控设备中的电子膨胀阀的控制方法，该控制方法包括：所述可编程控制器获取所述温度传感器采集到的循环液温度；将所获取的循环液温度与目标温度进行对比计算；根据对比计算的结果确定应向所述电子膨胀阀输出的脉冲数及脉冲方向；向所述电子膨胀阀输出确定出脉冲数及脉冲方向的脉冲。
通过上述技术方案，由于可编程控制器直接控制电子膨胀阀的开度，因此能够避免因电子膨胀阀驱动器的零漂现象和脉冲发送时间间隔固定不可调而导致的温度设备循环液出口温控失调，从而提高设备温控精度及运行稳定性。同时使电子膨胀阀的选择不再受电子膨胀阀驱动器的限制，同一温控设备能够兼容多种电子膨胀阀，提高系统集成性，降低开发成本。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据本公开的一种实施方式的半导体生产用温控设备的结构示意图；
图2是根据本公开的一种实施方式的半导体生产用温控设备与负载设备相连的结构示意图；
图3是根据本公开的一种实施方式的半导体生产用温控设备中的电子膨胀阀的控制方法的流程图。
附图标记说明
1 压缩机 2 冷凝器
3 电子膨胀阀 4 蒸发器
5 水泵 6 加热器
7 温度传感器 8 可编程控制器
9 人机交互终端 10 负载设备
41 冷却液入口 42 冷却液出口
43 循环液入口 44 循环液出口
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
根据本公开的一个方面，提供一种半导体生产用温控设备，该温控设备用于控制负载设备10(例如，半导体加工反应腔)的温度。如图1和图2所示，所述温控设备包括压缩机1、冷凝器2、电子膨胀阀3、蒸发器4、水泵5、加热器6、温度传感器7、可编程控制器8和人机交互终端9，压缩机1的出口与冷凝器2的入口连通，冷凝器2的出口与电子膨胀阀3的入口连通，电子膨胀阀3的出口与蒸发器4的冷却液入口41连通，蒸发器4的冷却液出口42与压缩机1的入口连通，水泵5的出口与蒸发器4的循环液入口43连通，蒸发器4的循环液出口44与加热器6的入口连通，温度传感器7设置在加热器6的出口(即，温控设备的循环液出口)处，温度传感器7与可编程控制器8相连，可编程控制器8与电子膨胀阀3直接相连。
这里，可编程控制器8与电子膨胀阀3直接相连是指可编程控制器8不再通过中间装置(例如，电子膨胀阀驱动器)而是直接控制电子膨胀阀3。
使用时，加热器6的出口与负载设备10的循环液入口11相连，负载设备10的循环液出口12与水泵5的入口相连。这样，压缩机1、冷凝器2、电子膨胀阀3和蒸发器4构成冷却液回路，水泵5、蒸发器4、加热器6和负载设备10构成循环液回路，两个回路通过蒸发器4进行换热，从而实现对负载设备10温度的控制。
在本公开中，温控设备还可以包括人机交互终端9，该人机交互终端9通过通讯线与可编程控制器8相连。当温控设备上电后，使用者可以首先通过人机交互终端9设置温控设备工作时循环液出口的目标温度以及可编程控制器8的脉冲发送时间间隔，之后人机交互终端将这些参数通过通讯线传输至可编程控制器8。通过这种方式，一方面使得可以根据需要调整循环液出口的温度，另一方面使得能够调整可编程控制器8的脉冲发送时间间隔(即，电子膨胀阀3的脉冲接收时间间隔)，从而保证控温精度。
温控设备工作时，可编程控制器8周期性接收温度传感器7采集到的循环液当前温度，并与目标温度进行对比计算，根据对比计算的结果确定出应向电子膨胀阀3输出的脉冲数和脉冲方向，之后将与该脉冲数和脉冲方向对应的脉冲通过可编程控制器8的输出模块直接传输给电子膨胀阀3，电子膨胀阀3根据接收到的脉冲控制开度。当循环液当前温度高于目标温度时，可编程控制器8根据高出值大小直接向电子膨胀阀3输出对应的正向脉冲，增大电子膨胀阀的开度，增加冷却液流向蒸发器4的供液量和过热度，提高冷却量，降低循环液当前温度；当循环液当前温度低于目标温度时，可编程控制器8根据低出值大小直接向电子膨胀阀3输出对应的反向脉冲，减小电子膨胀阀3的开度，减少冷却液流向蒸发器4的供液量和过热度，降低冷却量，提高循环液当前温度。
在本公开的温控设备中，通过利用可编程控制器8直接控制电子膨胀阀3的开度，避免了因电子膨胀阀驱动器的零漂现象和脉冲发送时间间隔固定不可调而导致的温度设备循环液出口温控失调，从而提高设备温控精度及运行稳定性。同时使电子膨胀阀的选择不再受电子膨胀阀驱动器的限制，同一温控设备能够兼容多种电子膨胀阀，提高系统集成性，降低开发成本。
根据本公开的另一方面，提供一种如上所述的半导体生产用温控设备中的电子膨胀阀的控制方法，如图3所示，该控制方法包括以下步骤。
在步骤S101中，所述可编程控制器8获取所述温度传感器7采集到的循环液温度。
在步骤S102中，将所获取的循环液温度与目标温度进行对比计算。
在步骤S103中，根据对比计算的结果确定应向所述电子膨胀阀3输出的脉冲数及脉冲方向。
在步骤S104中，向所述电子膨胀阀3输出与确定的脉冲数及脉冲方向相对应的脉冲。
可选地，所述温控设备还包括人机交互终端9，该人机交互终端9与所述可编程控制器8相连，所述控制方法还包括：所述可编程控制器8接收所述人机交互终端9发送的指令，所述指令用于更新所述可编程控制器8的相关参数，其中，所述相关参数包括目标温度。
可选地，所述相关参数还包括脉冲发送时间间隔。
可选地，步骤103包括：在所获取的循环液温度高于所述目标温度时，根据高出值的大小确定应向所述电子膨胀阀3输出的正向脉冲数。
可选地，步骤103包括：在所获取的循环液温度低于所述目标温度时，根据低出值的大小确定应向所述电子膨胀阀3输出的反向脉冲数。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (7)

1.一种半导体生产用温控设备，其特征在于，包括压缩机(1)、冷凝器(2)、电子膨胀阀(3)、蒸发器(4)、水泵(5)、加热器(6)、温度传感器(7)和可编程控制器(8)，所述压缩机(1)的出口与所述冷凝器(2)的入口连通，所述冷凝器(2)的出口与所述电子膨胀阀(3)的入口连通，所述电子膨胀阀(3)的出口与所述蒸发器(4)的冷却液入口(41)连通，所述蒸发器(4)的冷却液出口(42)与所述压缩机(1)的入口连通，所述水泵(5)的出口与所述蒸发器(4)的循环液入口(43)连通，所述蒸发器(4)的循环液出口(44)与所述加热器(6)的入口连通，所述温度传感器(7)设置在所述加热器(6)的出口处，所述温度传感器(7)与所述可编程控制器(8)相连，所述可编程控制器(8)与所述电子膨胀阀(3)直接相连。
2.根据权利要求1所述的温控设备，其特征在于，所述温控设备还包括人机交互终端(9)，该人机交互终端(9)与所述可编程控制器(8)相连。
3.一种根据权利要求1所述的半导体生产用温控设备中的电子膨胀阀的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
所述可编程控制器(8)获取所述温度传感器(7)采集到的循环液温度；
将所获取的循环液温度与目标温度进行对比计算；
根据对比计算的结果确定应向所述电子膨胀阀(3)输出的脉冲数及脉冲方向；
向所述电子膨胀阀(3)输出确定出脉冲数及脉冲方向的脉冲。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述温控设备还包括人机交互终端(9)，该人机交互终端(9)与所述可编程控制器(8)相连，所述控制方法还包括：
所述可编程控制器(8)接收所述人机交互终端(9)发送的指令，所述指令用于更新所述可编程控制器(8)的相关参数，其中，所述相关参数包括目标温度。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述相关参数还包括脉冲发送时间间隔。
6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，根据对比计算的结果确定应向所述电子膨胀阀(3)输出的脉冲信息包括：
在所获取的循环液温度高于所述目标温度时，根据高出值的大小确定应向所述电子膨胀阀(3)输出的正向脉冲数。
7.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，根据对比计算的结果确定应向所述电子膨胀阀(3)输出的脉冲信息包括：
在所获取的循环液温度低于所述目标温度时，根据低出值的大小确定应向所述电子膨胀阀(3)输出的反向脉冲数。
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