CN109032201A - 半导体生产用温控设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种半导体生产用温控设备，用于控制负载设备的温度，所述温控设备包括制冷系统、预冷器和循环水泵，所述预冷器串联在第一厂务水支路上，所述制冷系统包括串联成冷却液回路的压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器，所述蒸发器还与所述预冷器、所述循环水泵、所述负载设备串联形成循环液回路，且所述预冷器位于所述蒸发器的上游。在本公开中的温控设备中，循环液进入温控设备后，首先通过预冷器与温度较低的厂务水进行换热，利用低温的厂务水来预冷循环液，然后再通过制冷系统进一步冷却循环液。以此方式，能够降低制冷系统的负载量，降低温控设备的输入功率，达到节能效果。

Description

半导体生产用温控设备
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。
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。目前的半导体生产用温控设备只采用制冷系统对负载设备降温，导致制冷系统的负载量较大，不利于节能。
发明内容
本公开的目的是提供一种功耗较小的半导体生产用温控设备。
为了实现上述目的，本公开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的温度，所述温控设备包括制冷系统、预冷器和循环水泵，所述预冷器串联在第一厂务水支路上，所述制冷系统包括串联成冷却液回路的压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器，所述蒸发器还与所述预冷器、所述循环水泵、所述负载设备串联形成循环液回路，且所述预冷器位于所述蒸发器的上游。
可选地，所述温控设备还包括加热器，所述预冷器、所述循环水泵、所述蒸发器、所述加热器和所述负载设备串联形成循环液回路，所述加热器位于所述蒸发器的下游。
可选地，所述预冷器具有厂务水入口、厂务水出口、循环液入口和循环液出口，所述预冷器的循环液入口用于与负载设备的循环液出口连通，所述预冷器的循环液出口与所述循环水泵的入口连通，所述循环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。
可选地，所述温控设备还包括缓冲水箱和流量调节阀，所述缓冲水箱具有第一水箱入口、第二水箱入口和水箱出口，所述预冷器具有厂务水入口、厂务水出口、循环液入口和循环液出口，所述预冷器的循环液入口用于与负载设备的循环液出口连通，所述预冷器的循环液出口与所述第一水箱入口连通，所述水箱出口与所述循环水泵的入口连通，所述循环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并且通过所述流量调节阀与所述第二水箱入口连通，所述加热器的出口用于连接所述负载设备的循环液入口。
可选地，所述第一厂务水支路上设置有电磁阀。
可选地，所述冷凝器还串联在第二厂务水支路上。
可选地，所述冷凝器具有厂务水入口、厂务水出口、冷却液入口和冷却液出口，所述温控设备还包括储液器和气液分离器，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储液器的入口连通，所述储液器的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气液分离器的入口连通，所述气液分离器的出口与所述压缩机的入口连通。
在本公开中的温控设备中，循环液进入温控设备后，首先通过预冷器与温度较低的厂务水进行换热，利用低温的厂务水来预冷循环液，然后再通过制冷系统进一步冷却循环液。以此方式，能够降低制冷系统的负载量，降低温控设备的输入功率，达到节能效果。
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与负载设备相连的结构示意图。
附图标记说明
1 压缩机 2 冷凝器
3 储液器 4 电子膨胀阀
5 蒸发器 6 气液分离器
7 电磁阀 8 预冷器
9 缓冲水箱 10 循环水泵
11 加热器 12 负载设备
13 流量调节阀
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。
本公开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12(例如，半导体加工反应腔)的温度。所述温控设备可以包括制冷系统、预冷器8和循环水泵10。预冷器8串联在第一厂务水支路上，预冷器8具有厂务水入口81、厂务水出口82、循环液入口83和循环液出口84。冷凝器2串联在第二厂务水支路上，冷凝器2具有厂务水入口21、厂务水出口22、冷却液入口23和冷却液出口24。蒸发器5具有冷却液入口51、冷却液出口52、循环液入口53和循环液出口54。
所述制冷系统包括相互串联以形成冷却液回路的压缩机1、冷凝器2、电子膨胀阀4和蒸发器5。使用温控设备时，预冷器8、循环水泵10、蒸发器5和负载设备12串联形成循环液回路，且在该循环液回路中，预冷器8位于蒸发器5的上游。冷却液回路和循环液回路通过蒸发器5换热。
在本公开中的温控设备中，循环液进入温控设备后，首先通过预冷器8与温度较低的厂务水进行换热，利用低温的厂务水来预冷循环液，然后再通过制冷系统进一步冷却循环液。以此方式，能够降低制冷系统的负载量，降低温控设备的输入功率，达到节能效果。
为了更精确地控制温控设备的循环液出口温度，在本公开中，温控设备还可以包括加热器11，在循环液回路中，加热器11设置在蒸发器5的下游，即，循环液通过预冷器8和蒸发器5冷却之后，再通过加热器11加热。
在一种实施方式中，预冷器8的循环液入口83用于与负载设备12的循环液出口121连通，预冷器8的循环液出口84与循环水泵10的入口连通，循环水泵10的出口与蒸发器5的循环液入口53连通，蒸发器5的循环液出口54与加热器11的入口连通，加热器11的出口与负载设备12的循环液入口121连通。
在另一种实施方式中，为了便于调节负载设备12的循环液流量，本公开的温控设备还可以包括缓冲水箱9和流量调节阀13，缓冲水箱9具有第一水箱入口91、第二水箱入口92和水箱出口93，预冷器8的循环液入口83用于与负载设备12的循环液出口122连通，预冷器8的循环液出口84与第一水箱入口91连通，水箱出口93与循环水泵10的入口连通，循环水泵10的出口与蒸发器5的循环液入口53连通，蒸发器5的循环液出口54与所述加热器11的入口连通并且通过流量调节阀13与第二水箱入口92连通，加热器11的出口用于连接所述负载设备12的循环液入口121。在这种情况下，可以通过流量调节阀13调节从蒸发器5流向缓冲水箱9的循环液流量，从而调节负载设备12的循环液流量。
在本公开中，为了便于控制预冷器8的开启和关闭，第一厂务水支路上可以设置有电磁阀7。
除上述装置之外，本公开的温控设备还可以包括储液器3和气液分离器6，压缩机1的出口与冷凝器2的冷却液入口23连通，冷凝器2的冷却液出口24与储液器3的入口连通，储液器3的出口与电子膨胀阀4的入口连通，电子膨胀阀4的出口与蒸发器5的冷却液入口51连通，蒸发器5的冷却液出口52与气液分离器6的入口连通，气液分离器6的出口与压缩机1的入口连通。
以下简要描述一下本公开的温控设备的工作原理。
当循环液设定温度高于25℃时，循环液进入温控设备后，首先通过预冷器8，与厂务水进行换热，在预冷器8内释放热量后完成第一步的预冷。经过预冷后的循环液再通过制冷系统的蒸发器5，在蒸发器5内释放热量，经循环水泵10进入加热器11内吸收热量，使循环液在加热器11出口温度达到设定温度。此运行模式下，由预冷器8、制冷系统共同完成循环液的降温过程，使循环液在蒸发器5的循环液出口54温度略低于设定温度，然后通过调节加热器11的平均输出加热量，使循环液温度达到设定温度，完成循环液控温过程。此运行模式下，由于预冷器8完成了循环液的一部分热量交换，使得对于制冷系统的需求大大降低，即大幅降低了设备的输入功率。
当循环液设定温度在25℃以下时，由于厂务水温度保持在20℃左右，循环液和厂务水换热温差较小，所以在此工况下，可以将预冷器8关闭，仅依靠制冷系统完成循环液的降温过程。
本公开的温控设备与现有技术相比，针对运行25℃以上高温工况时，利用预冷器部分取代制冷系统的降温作用，使制冷系统的功耗大幅减小，对节能和设备寿命均有提升。
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，用于控制负载设备(12)的温度，其特征在于，所述温控设备包括制冷系统、预冷器(8)和循环水泵(10)，所述预冷器(8)串联在第一厂务水支路上，
所述制冷系统包括串联成冷却液回路的压缩机(1)、冷凝器(2)、电子膨胀阀(4)和蒸发器(5)，
所述蒸发器(5)还与所述预冷器(8)、所述循环水泵(10)、所述负载设备(12)串联形成循环液回路，且所述预冷器(8)位于所述蒸发器(5)的上游。
2.根据权利要求1所述的半导体生产用温控设备，其特征在于，所述温控设备还包括加热器(11)，所述预冷器(8)、所述循环水泵(5)、所述蒸发器(5)、所述加热器(11)和所述负载设备(12)串联形成循环液回路，所述加热器(11)位于所述蒸发器(5)的下游。
3.根据权利要求2所述的半导体生产用温控设备，其特征在于，所述预冷器(8)具有厂务水入口(81)、厂务水出口(82)、循环液入口(83)和循环液出口(84)，所述预冷器(8)的循环液入口(83)用于与负载设备(12)的循环液出口(122)连通，所述预冷器(8)的循环液出口(84)与所述循环水泵(10)的入口连通，所述循环水泵(10)的出口与所述蒸发器(5)的循环液入口(53)连通，所述蒸发器(5)的循环液出口(54)与所述加热器(11)的入口连通。
4.根据权利要求2所述的半导体生产用温控设备，其特征在于，所述温控设备还包括缓冲水箱(9)和流量调节阀(13)，所述缓冲水箱(9)具有第一水箱入口(91)、第二水箱入口(92)和水箱出口(93)，所述预冷器(8)具有厂务水入口(81)、厂务水出口(82)、循环液入口(83)和循环液出口(84)，所述预冷器(8)的循环液入口(83)用于与负载设备(12)的循环液出口(122)连通，所述预冷器(8)的循环液出口(84)与所述第一水箱入口(91)连通，所述水箱出口(93)与所述循环水泵(10)的入口连通，所述循环水泵(10)的出口与所述蒸发器(5)的循环液入口(53)连通，所述蒸发器(5)的循环液出口(54)与所述加热器(11)的入口连通并且通过所述流量调节阀(13)与所述第二水箱入口(92)连通，所述加热器(11)的出口用于连接所述负载设备(12)的循环液入口(121)。
5.根据权利要求1所述的半导体生产用温控设备，其特征在于，所述第一厂务水支路上设置有电磁阀(7)。
6.根据权利要求1所述的半导体生产用温控设备，其特征在于，所述冷凝器(2)还串联在第二厂务水支路上。
7.根据权利要求1所述的半导体生产用温控设备，其特征在于，所述冷凝器(2)具有厂务水入口(21)、厂务水出口(22)、冷却液入口(23)和冷却液出口(24)，所述温控设备还包括储液器(3)和气液分离器(6)，所述压缩机(1)的出口与所述冷凝器(2)的冷却液入口(23)连通，所述冷凝器(2)的冷却液出口(24)与所述储液器(3)的入口连通，所述储液器(3)的出口与所述电子膨胀阀(4)的入口连通，所述电子膨胀阀(4)的出口与所述蒸发器(5)的冷却液入口(51)连通，所述蒸发器(5)的冷却液出口(52)与所述气液分离器(6)的入口连通，所述气液分离器(6)的出口与所述压缩机(1)的入口连通。
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