CN113485485B - 一种热回收型半导体温控装置及半导体生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热回收型半导体温控装置及半导体生产设备，热回收型半导体温控装置包括制冷系统和循环系统，制冷系统包括压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第一控制阀和油气分离器，第一换热器的第一入口和第一出口分别与冷却水循环管路连通，第一换热器的第二入口分别与第一控制阀的第一接口、油气分离器的第一接口连通，第一换热器的第二出口与第二换热器的第一入口连通，第一控制阀的第二接口与第二换热器的第一入口连通。通过制冷系统可以使得循环介质升温和降温，升温过程中第二换热器和第三换热器分别利用压缩机排出的高温气体和高温润滑油的热量，使得循环介质迅速升温，省去了加热桶对循环介质进行加热，从而降低了能耗。

Description

一种热回收型半导体温控装置及半导体生产设备

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种热回收型半导体温控装置及半导体生产设备。

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至关重要的作用，随着产线数量的增加，附属设备的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。

发明内容

本发明提供一种热回收型半导体温控装置及半导体生产设备，用以解决现有技术中半导体温控设备存在能耗高和温控精度低的问题。

本发明提供一种热回收型半导体温控装置，包括：

制冷系统，包括压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第一控制阀和油气分离器，所述第一换热器的第一入口和第一出口分别与冷却水循环管路连通，所述第一换热器的第二入口分别与所述第一控制阀的第一接口、所述油气分离器的第一接口连通，所述第一换热器的第二出口与所述第二换热器的第一入口连通，所述第一控制阀的第二接口与所述第二换热器的第一入口连通；所述第二换热器的第一出口分别与所述压缩机的入口、所述第三换热器的第一出口连通，所述压缩机的出口与所述油气分离器的第二接口连通，所述油气分离器的第三接口与所述第三换热器的第一入口连通；

循环系统，包括缓冲箱和循环泵，所述缓冲箱的入口与所述第二换热器的第二出口连通，所述缓冲箱的出口与所述第三换热器的第二入口连通，所述第三换热器的第二出口与所述循环泵的入口连通，所述循环泵的出口与负载的入口连通，所述负载的出口与所述第二换热器的第二入口连通。

根据本发明提供的一种热回收型半导体温控装置，所述制冷系统还包括：

第二控制阀，所述第一换热器的第二出口与所述第二控制阀的第一接口连通，所述第二控制阀的第二接口与所述第二换热器的第一入口连通。

根据本发明提供的一种热回收型半导体温控装置，所述制冷系统还包括：

储液器，所述储液器的第一接口与所述第一换热器的第二出口连通，所述储液器的第二接口与所述第二控制阀的第一接口连通，所述第二控制阀的第二接口与所述第二换热器的第一入口连通。

根据本发明提供的一种热回收型半导体温控装置，所述制冷系统还包括：

气液分离器，所述气液分离器的入口与所述第二换热器的第一出口连通，所述气液分离器的出口分别与所述压缩机的入口、所述第三换热器的第一出口连通。

根据本发明提供的一种热回收型半导体温控装置，所述循环系统还包括：

第一温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述负载的入口，适于检测所述负载的入口的介质温度。

根据本发明提供的一种热回收型半导体温控装置，所述循环系统还包括：

第二温度传感器，所述第二温度传感器设置于所述负载的出口，适于检测所述负载的出口的介质温度。

根据本发明提供的一种热回收型半导体温控装置，所述循环系统还包括：

第三温度传感器，所述第三温度传感器设置于所述缓冲箱的出口，适于检测所述缓冲箱的出口的介质温度。

根据本发明提供的一种热回收型半导体温控装置，所述负载为刻蚀工艺设备。

本发明还提供一种半导体生产设备，所述半导体生产设备包括上述任意一项所述的热回收型半导体温控装置。

本发明提供的热回收型半导体温控装置通过制冷系统可以使得循环介质升温和降温，升温过程中第二换热器和第三换热器分别利用压缩机排出的高温气体和高温润滑油的热量，使得循环介质迅速升温，省去了加热桶对循环介质进行加热，从而降低了能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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作一简单地介绍，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是本发明提供的热回收型半导体温控装置的结构示意图。

附图标记：

100、第一换热器；101、第二换热器；102、第三换热器；103、第一控制阀；104、油气分离器；105、第二控制阀；106、储液器；107、气液分离器；108、压缩机；200、缓冲箱；201、循环泵；202、第一温度传感器；203、第二温度传感器；204、第三温度传感器；PCW、冷却水循环管路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1描述本发明的热回收型半导体温控装置及半导体生产设备。

图1示例了一种热回收型半导体温控装置的结构示意图，如图1所示，热回收型半导体温控装置包括制冷系统和循环系统，制冷系统包括压缩机108、第一换热器100、第二换热器101、第三换热器102、第一控制阀103和油气分离器104，第一换热器100的第一入口和第一出口分别与冷却水循环管路PCW连通，第一换热器100的第二入口分别与第一控制阀103的第一接口、油气分离器104的第一接口连通，第一换热器100的第二出口与第二换热器101的第一入口连通，第一控制阀103的第二接口与第二换热器101的第一入口连通。第二换热器101的第一出口分别与压缩机108的入口、第三换热器102的第一出口连通，压缩机108的出口与油气分离器104的第二接口连通，油气分离器104的第三接口与第三换热器102的第一入口连通。循环系统包括缓冲箱200和循环泵201，缓冲箱200的入口与第二换热器101的第二出口连通，缓冲箱200的出口与第三换热器102的第二入口连通，第三换热器102的第二出口与循环泵201的入口连通，循环泵201的出口与负载的入口连通，负载的出口与第二换热器101的第二入口连通。

本发明提供的热回收型半导体温控装置通过制冷系统可以使得循环介质进行升温和降温，升温过程中第二换热器101利用压缩机108排出的高温气体与循环介质进行热量交换，第三换热器102利用高温润滑油的热量与循环介质进行热量交换，使得循环介质迅速升温，省去了加热桶对循环介质进行加热，从而降低了能耗。

根据本发明的实施例，制冷系统还包括第二控制阀105，第一换热器100的第二出口与第二控制阀105的第一接口连通，第二控制阀105的第二接口与第二换热器101的第一入口连通。从油气分离器104的第一接口出来的高温介质分为两路，一路进入第一换热器100进行热量交换后成为低温介质，另一路通过第一控制阀103后进入第二换热器101。工作过程中，通过控制第一控制阀103和第二控制阀105的开度，可调节进入第二换热器101中高温介质和低温介质的流量，进而控制循环介质的温度，提高温控精度。

根据本发明的实施例，制冷系统还包括储液器106，储液器106的第一接口与第一换热器100的第二出口连通，储液器106的第二接口与第二控制阀105的第一接口连通，第二控制阀105的第二接口与第二换热器101的第一入口连通。

根据本发明的实施例，制冷系统还包括气液分离器107，气液分离器107的入口与第二换热器101的第一出口连通，气液分离器107的出口分别与压缩机108的入口、第三换热器102的第一出口连通。气液分离器107适于将高温的润滑油和高温介质分离，高温的润滑油进入第三换热器102与循环介质进行热量交换，高温的介质则进入第一换热器100和第二换热器101。

根据本发明的实施例，循环系统还包括第一温度传感器202，第一温度传感器202设置于负载的入口，第一温度传感器202适于检测负载入口的介质温度。工作过程中，PID控制器根据第一温度传感器202检测的温度值来调节循环介质的温度，使得循环介质的温度保持在预定范围内，可进一步提高温控精度。

根据本发明的实施例，循环系统还包括第二温度传感器203，第二温度传感器203设置于负载的出口，第二温度传感器203适于检测负载出口的介质温度。工作过程中，PID控制器根据第一温度传感器202检测的温度值和第二温度传感器203检测的温度值对循环介质的温度进行调节，可进一步提高温控精度。

根据本发明的实施例，循环系统还包括第三温度传感器204，第三温度传感器204设置于缓冲箱200的出口，第三温度传感器204适于检测缓冲箱200出口的介质温度。

根据本发明的实施例，负载为刻蚀工艺设备。

根据本发明的实施例，如图1所示，热回收型半导体温控装置包括制冷系统和循环系统，制冷系统包括压缩机108、第一换热器100、第二换热器101、第三换热器102、油气分离器104、第一控制阀103、第二控制阀105、储液器106和气液分离器107，第一换热器100的第一入口和第一出口分别与冷却水循环管路PCW连通，第一换热器100的第二入口分别与第一控制阀103的第一接口、油气分离器104的第一接口连通，第一控制阀103的第二接口与第二换热器101的第一入口连通。第一换热器100的第二出口与储液器106的第一接口连通，储液器106的第二接口与第二控制阀105的第一接口连通，第二控制阀105的第二接口与第二换热器101的第一入口连通。第二换热器101的第一出口与气液分离器107的入口连通，气液分离器107的出口分别与压缩机108的入口、第三换热器102的第一出口连通。压缩机108的出口与油气分离器104的第二接口连通，油气分离器104的第三接口与第三换热器102的第一入口连通。

循环系统包括缓冲箱200、循环泵201、第一温度传感器202、第二温度传感器203和第三温度传感器204，缓冲箱200的入口与第二换热器101的第二出口连通，缓冲箱200的出口与第三换热器102的第二入口连通，第三换热器102的第二出口与循环泵201的入口连通，循环泵201的出口与负载的入口连通，负载的出口与第二换热器101的第二入口连通。第一温度传感器202设置于负载的入口，第二温度传感器203设置于负载的出口，第三温度传感器204设置于缓冲箱200的出口，负载为刻蚀工艺设备。循环泵201工作时，循环介质依次在负载、第二换热器101、缓冲箱200、第三换热器102、循环泵201和负载之间循环。

本发明还提供一种半导体生产设备，半导体生产设备包括上述任意一项实施例所述的热回收型半导体温控装置。

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 (5)

1.一种热回收型半导体温控装置，其特征在于，包括：

制冷系统，包括压缩机、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第一控制阀和油气分离器，所述第一换热器的第一入口和第一出口分别与冷却水循环管路连通，所述第一换热器的第二入口分别与所述第一控制阀的第一接口、所述油气分离器的第一接口连通，所述第一换热器的第二出口与所述第二换热器的第一入口连通，所述第一控制阀的第二接口与所述第二换热器的第一入口连通；所述第二换热器的第一出口分别与所述压缩机的入口、所述第三换热器的第一出口连通，所述压缩机的出口与所述油气分离器的第二接口连通，所述油气分离器的第三接口与所述第三换热器的第一入口连通；

所述制冷系统还包括：

第二控制阀，所述第一换热器的第二出口与所述第二控制阀的第一接口连通，所述第二控制阀的第二接口与所述第二换热器的第一入口连通；通过控制第一控制阀和第二控制阀的开度，调节进入第二换热器中高温介质和低温介质的流量，控制循环介质的温度；

循环系统，包括缓冲箱和循环泵，所述缓冲箱的入口与所述第二换热器的第二出口连通，所述缓冲箱的出口与所述第三换热器的第二入口连通，所述第三换热器的第二出口与所述循环泵的入口连通，所述循环泵的出口与负载的入口连通，所述负载的出口与所述第二换热器的第二入口连通；

储液器，所述储液器的第一接口与所述第一换热器的第二出口连通，所述储液器的第二接口与所述第二控制阀的第一接口连通，所述第二控制阀的第二接口与所述第二换热器的第一入口连通；

气液分离器，所述气液分离器的入口与所述第二换热器的第一出口连通，所述气液分离器的出口分别与所述压缩机的入口、所述第三换热器的第一出口连通；

所述循环系统还包括：

第一温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述负载的入口，适于检测所述负载的入口的介质温度；PID控制器根据第一温度传感器检测的温度值调节循环介质的温度。

2.根据权利要求1所述的热回收型半导体温控装置，其特征在于，所述循环系统还包括：

第二温度传感器，所述第二温度传感器设置于所述负载的出口，适于检测所述负载的出口的介质温度。

3.根据权利要求2所述的热回收型半导体温控装置，其特征在于，所述循环系统还包括：

第三温度传感器，所述第三温度传感器设置于所述缓冲箱的出口，适于检测所述缓冲箱的出口的介质温度。

4.根据权利要求1所述的热回收型半导体温控装置，其特征在于，所述负载为刻蚀工艺设备。

5.一种半导体生产设备，其特征在于，所述半导体生产设备包括权利要求1至4中任意一项所述的热回收型半导体温控装置。

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