CN112306116A - 半导体温控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种半导体温控系统，包括：循环子系统和压缩机制冷子系统，循环子系统的出口与用户端连接，用户端的出口与压缩机制冷子系统连接，压缩机制冷子系统的出口与循环子系统的入口连接；其中，循环子系统包括：缓冲箱，设置在缓冲箱内的加热桶，以及位于缓冲箱下游的循环泵，循环泵的出口与用户端的入口连接；压缩机制冷子系统包括：第一压缩机、第二压缩机、多个换热器、多个电子控制阀以及多个电磁阀，其中，用户端的出口与换热器连接，第一压缩机、第二压缩机以及多个换热器、电子控制阀和电磁阀能够根据用户端的需求配置成多种循环支路，以实现对多种温度值的控制。实现了循环介质的温度宽温域。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体温控系统。
背景技术
半导体温控装置作为生产半导体的辅助设备，在晶圆的制作过程中起着举足轻重的作用，随着行业的快速发展和制程的日益复杂，窄温域的温控装置已经很难满足制程要求，并且随着产线数量的增加附属设备能耗问题也是眼下的大难题，此外，负载在晶圆的制程工艺中要求保持恒定的温度输出，同时对于降温和加载条件下的控温也有很高要求。基于此，设计一种新型的半导体温控系统以满足制程要求，成为行业发展的必然趋势。
发明内容
本发明实施例提供一种半导体温控系统，用以解决现有技术中半导体温控装置温域范围窄的缺陷，实现半导体温控系统宽温域控温。
本发明实施例提供一种半导体温控系统，包括：循环子系统和压缩机制冷子系统，所述循环子系统的出口与用户端连接，所述用户端的出口与所述压缩机制冷子系统连接，所述压缩机制冷子系统的出口与所述循环子系统的入口连接；其中，所述循环子系统包括：缓冲箱，设置在所述缓冲箱内的加热桶，以及位于所述缓冲箱下游的循环泵，所述循环泵的出口与所述用户端的入口连接；所述压缩机制冷子系统包括：第一压缩机、第二压缩机、多个换热器、多个电子控制阀以及多个电磁阀，其中，所述用户端的出口与所述换热器连接，所述第一压缩机、所述第二压缩机以及多个所述换热器、所述电子控制阀和所述电磁阀能够根据所述用户端的需求配置成多种循环支路，以实现对多种温度值的控制。
根据本发明一个实施例的半导体温控系统，所述多种循环支路包括：第一换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第一换热器的出口通过第二换热器与第五换热器的入口连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；其中，设置在所述第一换热器入口端的第二电磁阀导通。
根据本发明一个实施例的半导体温控系统，所述多种循环支路包括：第二换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第二换热器的出口与所述第五换热器的入口连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；其中，设置在所述第二换热器入口端的第三电磁阀导通。
根据本发明一个实施例的半导体温控系统，所述多种循环支路包括：第五换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；其中，设置在所述第五换热器入口端的第一电磁阀导通。
根据本发明一个实施例的半导体温控系统，所述多种循环支路包括：第一换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第一换热器的出口与第二换热器连接，所述第二换热器与第一压缩机连接，所述第一压缩机通过第三换热器与所述第二换热器连接，所述第二换热器与所述第五换热器连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；其中，设置在所述第一换热器入口端的第二电磁阀导通，设置在所述第二换热器入口端的第四电子控制阀导通。
根据本发明一个实施例的半导体温控系统，所述多种循环支路包括：第一换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第一换热器通过第二换热器与第五换热器连接，所述第五换热器与第二压缩机连接，所述第二压缩机通过第四换热器与第一压缩机连接，所述第一压缩机通过第三换热器与第四换热器连接，所述第四换热器与第五换热器连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；其中，设置在所述第一换热器入口端的第二电磁阀导通，设置在所述第四换热器入口端的第三电子控制阀导通，设置在所述第五换热器入口端的第二电子控制阀导通。
根据本发明一个实施例的半导体温控系统，所述多种循环支路包括：第二换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第二换热器与第五换热器连接，所述第五换热器与第二压缩机连接，所述第二压缩机通过第四换热器与第一压缩机连接，所述第一压缩机通过第三换热器和所述第二换热器与所述第五换热器连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；其中，设置在所述第二换热器入口端的第三电磁阀和第四电子控制阀导通，设置在所述第四换热器入口端的第三电子控制阀导通，设置在所述第五换热器入口端的第二电子控制阀导通。
根据本发明一个实施例的半导体温控系统，所述多种循环支路包括：第二换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第二换热器与第一压缩机连接，所述第一压缩机与所述第二换热器连接，所述第二换热器与第五换热器连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；其中，设置在所述第二换热器入口端的第三电磁阀、第五电磁阀和第五电子控制阀导通。
根据本发明一个实施例的半导体温控系统，所述多种循环支路包括：第五换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第五换热器与第二压缩机连接，所述第二压缩机通过第四换热器与第一压缩机连接，所述第一压缩机通过所述第四换热器与所述第五换热器连接，或所述第一压缩机通过第三换热器和所述第四换热器与所述第五换热器连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；其中，设置在所述第五换热器入口端的第一电磁阀、第一电子控制阀导通，设置在所述第四换热器入口端的第三电子控制阀、第五电子控制阀和第四电磁阀导通。
根据本发明一个实施例的半导体温控系统，所述多种循环支路包括：第二换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第二换热器与第五换热器连接，所述第五换热器与第二压缩机连接，所述第二压缩机通过第四换热器与第一压缩机连接，所述第一压缩机通过所述第二换热器与所述第五换热器连接，或所述第一压缩机通过第三换热器和所述第四换热器与所述第五换热器连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；其中，设置在所述第二换热器入口端的第三电磁阀、第五电磁阀和第五电子控制阀导通，设置在所述第四换热器入口端的第三电子控制阀导通，设置在所述第五换热器入口端的第一电子控制阀导通。
本发明实施例提供的半导体温控系统，通过设置第一压缩机、第二压缩机以及多个换热器、电磁阀和电子控制阀，实现了循环介质的温度宽温域控制，能够更好地适应主机台的温度变化和负载变化，提高了产品的稳定性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种半导体温控系统的结构示意图。
附图标记：
1：缓冲箱；2：加热桶；3：循环泵；4：用户端；5：第一压缩机；6：第二压缩机；7：温度传感器；11：第一换热器；12：第二换热器；13：第三换热器；14：第四换热器；15：第五换热器；21：第一电磁阀；22：第二电磁阀；23：第三电磁阀；24：第四电磁阀；25：第五电磁阀；31：第一电子控制阀；32：第二电子控制阀；33：第三电子控制阀；34：第四电子控制阀；35：第五电子控制阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1描述本发明实施例的半导体温控系统。
如图1所示，本发明实施例提供的半导体温控系统包括：循环子系统和压缩机制冷子系统，其中循环子系统包括：缓冲箱1，设置在缓冲箱1内的加热桶2，以及位于缓冲箱1下游的循环泵3。循环泵3与用户端4连接，用户端4的出口与压缩机制冷子系统连接。
具体来说，压缩机制冷子系统包括：第一压缩机5和第二压缩机6，以及多个换热器、多个电磁阀和多个电子控制阀。换热器与用户端4的出口连接，在实际使用过程中，缓冲箱1内的循环介质在循环泵3的作用下流经用户端4，进入换热器中进行换热，换热后产生的气体进入压缩机中冷却，循环介质最后流经换热器进入缓冲箱1内。根据用户端4的负载大小以及温度要求，压缩机制冷子系统可将两个压缩机与多个换热器、电磁阀和电子控制阀进行组合，配置出多条循环支路，以实现温控系统对循环介质多种温度的控制。
具体地，如循环支路中仅设置换热器，可将循环介质的温度最低降至25℃；如在循环支路中设置换热器和第一压缩机5，使得进入压缩机制冷子系统的循环介质先预降温，减少制冷子系统的热负荷，从而使得制冷子系统配置较小。循环介质在换热器换热后，换热后的气体经过第一压缩机5冷却，可将循环介质的温度最低降至-40℃；进一步地，如在循环支路中同时设置第一压缩机5和第二压缩机6以及换热器，可将循环介质的温度最低降至-80℃。而在升温过程中，利用压缩机排出的高温气体进入换热器，从而将循环介质迅速升温，以降低温控系统的能耗。在常规的半导体温控系统中，仅能将循环介质的温度最低降至25℃，而本发明实施例提供的半导体温控系统可将循环介质的温度最低降至-80℃，进而实现了对循环介质的宽温域控制。
本发明实施例提供的半导体温控系统，通过设置第一压缩机、第二压缩机以及多个换热器、电磁阀和电子控制阀，实现了循环介质的温度宽温域控制，能够更好地适应主机台的温度变化和负载变化，提高了产品的稳定性和可靠性。
以下分9个实施例详细说明本发明提供的半导体温控系统9个循环支路的工作模式。
实施例一：缓冲箱1中的循环介质流经用户端4后通过第二电磁阀22进入第一换热器11中，在第一换热器中11换热后流经第五换热器15进入缓冲箱1内。在此种工作模式下，第一换热器11工作，第五换热器15不工作，循环介质的温度可以降低至25℃。
实施例二：缓冲箱1中的循环介质流经用户端4后通过第三电磁阀23进入第二换热器12中，在第二换热器12中换热后流经第五换热器15进入缓冲箱1内。此种工作模式下，第二换热器12工作，第五换热器15不工作，循环介质的温度可以降低至-40℃。
实施例三：缓冲箱1中的循环介质流经用户端4后通过第一电磁阀21进入第五换热器15中，在第五换热器15中预热后，循环介质流入缓冲箱1内。此种工作模式下，循环介质的温度可以降低至-80℃。
实施例四：缓冲箱1中的循环介质流经用户端4后通过第二电磁阀22进入第一换热器11中，然后由第一换热器11进入第二换热器12中，在第一换热器11和第二换热器12中预热后，循环介质的温度可降低至25℃。换热后产生的气体由第二换热器12进入第一压缩机5内，在第一压缩机5内冷却，其循环介质的温度可降低至最低-40℃。冷却后的气体由第一压缩机5流经第三换热器13、第四电子控制阀34后进入第二换热器12中热交换后成为液态循环介质，液态循环介质由第二换热器12流入第五换热器15，最终进入缓冲箱1内。此种工作模式下，第一换热器11和第二换热器12工作，其余换热器不工作，循环介质的温度可以降低至-40℃。
实施例五：缓冲箱1中的循环介质流经用户端4后通过第二电磁阀22进入第一换热器11中，然后由第一换热器11流经第二换热器12进入第五换热器15中，在第一换热器11和第五换热器15中换热后产生的气体进入第二压缩机6，使循环介质的温度最低可降低至-40℃。冷却后的气体由第二压缩机6流经第四换热器14进入第一压缩机5，进一步冷却，以将循环介质的温度降低至最低-80℃。冷却后的气体由第一压缩机5进入第三换热器13，并流经第三电子控制阀33、第四换热器14、第二电子控制阀32进入第五换热器15中热交换后成为液态循环介质，最终进入缓冲箱1内。此种工作模式下，第一换热器11和第五换热器15工作，第二换热器12、第三换热器13和第四换热器14不工作，循环介质的温度可最低降低至-80℃。
实施例六：缓冲箱1中的循环介质流经用户端4后通过第三电磁阀23进入第二换热器12中，然后由第二换热器12进入第五换热器15，在第二换热器12和第五换热器15中换热后产生的气体，进入第二压缩机6中，使循环介质的温度最低可降低至-40℃。然后由第二压缩机6流经第四换热器14进入第一压缩机5，进一步冷却，以将循环介质的温度降低至最低-80℃。冷却后的气体由第一压缩机5进入第三换热器13，然后流经第三电子控制阀33、第四换热器14和第二电子控制阀32进入第五换热器15中进行热交换成为液态循环介质。同时，冷却后的气体也可由第三换热器13流经第四电子控制阀34、第二换热器12换热后进入第五换热器15中进行热交换成为液态循环介质，并最终流入缓冲箱1内。此种工作模式下，第二换热器12和第五换热器15工作，其余换热器不工作，循环介质的温度可最低降低至-80℃。
实施例七：缓冲箱1中的循环介质流经用户端4后通过第三电磁阀23进入第二换热器12中换热，换热后产生的气体由第二换热器12进入第一压缩机5中冷却，使循环介质的温度最低可降低至-40℃。冷却后的气体由第一压缩机5流经第五电子控制阀35、第五电磁阀25后进入第二换热器12中换热后产生的液态循环介质，由第二换热器12进入第五换热器15中，并最终进入缓冲箱1内。此种工作模式下，第二换热器12工作，其余换热器不工作，循环介质的温度可最低降低至-40℃。
实施例八：缓冲箱1中的循环介质流经用户端4后通过第一电磁阀21进入第五换热器15中换热，换热后产生的气体由第五换热器15进入第二压缩机6冷却后，使循环介质的温度最低可降低至-40℃。然后由第二压缩机6流经第四换热器14进入第一压缩机5，进一步将冷却，以将循环介质的温度降低至最低-80℃。冷却后的气体流经第五电子控制阀35、第四电磁阀24进入第四换热器14中，然后由第四换热器14通过第一电子控制阀31进入第五换热器15中换热后形成液态循环介质。同时，冷却后的气体也可流经第三换热器13、第三电子控制阀33进入第四换热器14中，然后由第四换热器14通过第一电子控制阀31进入第五换热器15中，在第五换热器15中换热后形成的液态循环介质，最终进入缓冲箱1内。此种工作模式下，第五换热器15工作，其余换热器不工作，循环介质的温度可最低降低至-80℃。
实施例九：缓冲箱1中的循环介质流经用户端4后通过第三电磁阀23进入第二换热器12，然后进入第五换热器15中，在第二换热器12和第五换热器15中换热后产生的气体，由第五换热器15进入第二压缩机6冷却，使循环介质的温度最低可降低至-40℃。然后由第二压缩机6流经第四换热器14进入第一压缩机5，进一步将循环介质冷却，以将循环介质的温度降低至最低-80℃。冷却后的气体流经第五电子控制阀35、第五电磁阀25进入第二换热器12中换热后成为液态循环介质，并由第二换热器12进入第五换热器15中换热。同时，冷却后的气体也可流经第三换热器13、第三电子控制阀33进入第四换热器14中，并通过第一电子控制阀31进入第五换热器15中换热后成为液态的循环介质，并最终流入缓冲箱1内。此种工作模式下，第二换热器12和第五换热器15工作，其余换热器不工作，循环介质的温度可最低降低至-80℃。
进一步地，在本发明的一个实施例中，压缩机制冷子系统还包括多个温度传感器7，各个温度传感器7分别设置在用户端4的入口处、用户端4的出口处、第二换热器12的入口端以及缓冲箱1的入口端。
本发明实施例提供的半导体温控系统，将循环介质的温度由常规半导体温控装置中的最低25℃降低至-80℃，进一步拓宽了半导体温控系统的温度控制范围，以满足制程要求。同时，本发明实施例提供的半导体温控系统还设置有电子膨胀阀和加热桶2，以实现对循环介质温度的高精度控制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种半导体温控系统，其特征在于，包括：循环子系统和压缩机制冷子系统，所述循环子系统的出口与用户端连接，所述用户端的出口与所述压缩机制冷子系统连接，所述压缩机制冷子系统的出口与所述循环子系统的入口连接；其中，
所述循环子系统包括：缓冲箱，设置在所述缓冲箱内的加热桶，以及位于所述缓冲箱下游的循环泵，所述循环泵的出口与所述用户端的入口连接；
所述压缩机制冷子系统包括：第一压缩机、第二压缩机、多个换热器、多个电子控制阀以及多个电磁阀，其中，所述用户端的出口与所述换热器连接，所述第一压缩机、所述第二压缩机以及多个所述换热器、所述电子控制阀和所述电磁阀能够根据所述用户端的需求配置成多种循环支路，以实现对多种温度值的控制。
2.根据权利要求1所述的半导体温控系统，其特征在于，所述多种循环支路包括：
第一换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第一换热器的出口通过第二换热器与第五换热器的入口连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；
其中，设置在所述第一换热器入口端的第二电磁阀导通。
3.根据权利要求1所述的半导体温控系统，其特征在于，所述多种循环支路包括：
第二换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第二换热器的出口与第五换热器的入口连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；
其中，设置在所述第二换热器入口端的第三电磁阀导通。
4.根据权利要求1所述的半导体温控系统，其特征在于，所述多种循环支路包括：
第五换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；
其中，设置在所述第五换热器入口端的第一电磁阀导通。
5.根据权利要求1所述的半导体温控系统，其特征在于，所述多种循环支路包括：
第一换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第一换热器的出口与第二换热器连接，所述第二换热器与第一压缩机连接，所述第一压缩机通过第三换热器与所述第二换热器连接，所述第二换热器与第五换热器连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；
其中，设置在所述第一换热器入口端的第二电磁阀导通，设置在所述第二换热器入口端的第四电子控制阀导通。
6.根据权利要求1所述的半导体温控系统，其特征在于，所述多种循环支路包括：
第一换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第一换热器通过第二换热器与第五换热器连接，所述第五换热器与第二压缩机连接，所述第二压缩机通过第四换热器与第一压缩机连接，所述第一压缩机通过第三换热器与第四换热器连接，所述第四换热器与第五换热器连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；
其中，设置在所述第一换热器入口端的第二电磁阀导通，设置在所述第四换热器入口端的第三电子控制阀导通，设置在所述第五换热器入口端的第二电子控制阀导通。
7.根据权利要求1所述的半导体温控系统，其特征在于，所述多种循环支路包括：
第二换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第二换热器与第五换热器连接，所述第五换热器与第二压缩机连接，所述第二压缩机通过第四换热器与第一压缩机连接，所述第一压缩机通过第三换热器和所述第二换热器与所述第五换热器连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；
其中，设置在所述第二换热器入口端的第三电磁阀和第四电子控制阀导通，设置在所述第四换热器入口端的第三电子控制阀导通，设置在所述第五换热器入口端的第二电子控制阀导通。
8.根据权利要求1所述的半导体温控系统，其特征在于，所述多种循环支路包括：
第二换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第二换热器与第一压缩机连接，所述第一压缩机与所述第二换热器连接，所述第二换热器与第五换热器连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；
其中，设置在所述第二换热器入口端的第三电磁阀、第五电磁阀和第五电子控制阀导通。
9.根据权利要求1所述的半导体温控系统，其特征在于，所述多种循环支路包括：
第五换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第五换热器与第二压缩机连接，所述第二压缩机通过第四换热器与第一压缩机连接，所述第一压缩机通过所述第四换热器与所述第五换热器连接，或所述第一压缩机通过第三换热器和所述第四换热器与所述第五换热器连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；
其中，设置在所述第五换热器入口端的第一电磁阀、第一电子控制阀导通，设置在所述第四换热器入口端的第三电子控制阀、第五电子控制阀和第四电磁阀导通。
10.根据权利要求1所述的半导体温控系统，其特征在于，所述多种循环支路包括：
第二换热器的入口与所述用户端的出口连接，所述第二换热器与第五换热器连接，所述第五换热器与第二压缩机连接，所述第二压缩机通过第四换热器与第一压缩机连接，所述第一压缩机通过所述第二换热器与所述第五换热器连接，或所述第一压缩机通过第三换热器和所述第四换热器与所述第五换热器连接，所述第五换热器的出口与所述缓冲箱的入口连接；
其中，设置在所述第二换热器入口端的第三电磁阀、第五电磁阀和第五电子控制阀导通，设置在所述第四换热器入口端的第三电子控制阀导通，设置在所述第五换热器入口端的第一电子控制阀导通。
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