CN115129092A - 一种用于半导体晶圆制造的温控系统 - Google Patents

一种用于半导体晶圆制造的温控系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115129092A
CN115129092A CN202210285853.9A CN202210285853A CN115129092A CN 115129092 A CN115129092 A CN 115129092A CN 202210285853 A CN202210285853 A CN 202210285853A CN 115129092 A CN115129092 A CN 115129092A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchanger
interface
plate heat
communicated
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210285853.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115129092B (zh
Inventor
王光光
邱继伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi Warm Core Semiconductor Technology Co ltd
Original Assignee
Wuxi Warm Core Semiconductor Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuxi Warm Core Semiconductor Technology Co ltd filed Critical Wuxi Warm Core Semiconductor Technology Co ltd
Priority to CN202210285853.9A priority Critical patent/CN115129092B/zh
Publication of CN115129092A publication Critical patent/CN115129092A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115129092B publication Critical patent/CN115129092B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于半导体晶圆制造的温控系统，包括氟路系统循环装置、冷却液循环装置以及厂务水回路装置。本发明通过氟路系统循环装置利用第一板式换热器和第二板式换热器分别与冷却液循环装置以及厂务水回路装置连通，方便冷却液循环装置以及厂务水回路装置对氟路系统循环装置内部液体的温度进行调整，第一板式换热器和第二板式换热器均采用3回路设计，且每个制冷回路均布置电子膨胀阀以调节温控系统冷量输出范围，且在进行温度调节时可有效进行冷热量回收再利用，从而使温控系统能耗降低，提高能量利用效率，采用多路电子膨胀阀调节方式，使系统输出的冷/热量范围更宽广，温度调节精度更准确。

Description

一种用于半导体晶圆制造的温控系统
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，特别涉及一种用于半导体晶圆制造的温控系统。
背景技术
半导体晶圆在加工制造过程中需要对环境温度进行精确控制，而不同的生产工序设置的温度存在较大差异通常在-20℃～40℃之间。为了节省费用以及占地空间不同的生产工序通常使用同一台温控系统，因此在对温控系统设计时需要考虑在极端工况条件下的使用状态，而在正常工况条件下使用时就会出现冷量或热量远大于需求的情况，此时就必需考虑将多余的冷量或热量卸载掉一部分，以确保温度控制的精确性。
现有的当前采用的温控系统方案通常是由一套制冷系统和一套加热系统构成，如图1所示，且温控系统包括氟路系统循环装置1、冷却液循环装置2以及厂务水回路装置3：
(1)制冷状态：
系统正常循环时，电子膨胀阀EXV-2和EXV-3处于关闭状态，EXV-1开启。当环境热负荷变小而系统输出的最小冷量不能继续调节时，为维持系统平衡确保温度控制波动范围在±0.1℃以内，此时就必需启动加热器HT进行热量补偿。因此此过程会伴随大量的能量消耗，经济性较差。
加热状态：
当温控系统设置温度较高时，系统会单独启动加热器（HT）进行温度控制，没有有效利用压缩机热泵加热方式进行热量回收利用。
因此，发明一种用于半导体晶圆制造的温控系统来解决上述问题很有必要。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于半导体晶圆制造的温控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于半导体晶圆制造的温控系统，包括氟路系统循环装置、冷却液循环装置以及厂务水回路装置，且冷却液循环装置和厂务水回路装置均与氟路系统循环装置连接；
所述氟路系统循环装置包括压缩机、气液分离器、第一板式换热器、第二板式换热器，所述压缩机输出端与第二板式换热器的第一接口连接，且压缩机输入端与气液分离器输出端连接，所述第一板式换热器的第四接口通过第一电磁阀与第二板式换热器的第一接口连通，第二板式换热器的第二接口通过干燥过滤器、视液镜以及第一电子膨胀阀与第一板式换热器的第一接口连通，且第二板式换热器的第四接口通过第二电子膨胀阀与第一板式换热器的第三接口连通，所述第二板式换热器的第三接口通过第二电磁阀与气液分离器输入端连接，且气液分离器输入端通过第三电磁阀与第一板式换热器的第二接口连通。
进一步的，所述第二板式换热器的第二接口还通过干燥过滤器、视液镜以及第三电子膨胀阀与气液分离器输入端连通，所述第一板式换热器的第一接口和第二接口通过循环水管连通，第一板式换热器的第三接口和第四接口通过循环水管连通，第一板式换热器的第五接口和第六接口通过循环水管连通；
所述第二板式换热器的第一接口和第二接口通过循环水管连通，第二板式换热器的第三接口和第四接口通过循环水管连通，第二板式换热器的第五接口和第六接口通过循环水管连通。
进一步的，所述厂务水回路装置包括设施用水进管和设施用水出管，所述设施用水进管输出端与第二板式换热器的第六接口连通，设施用水出管输入端与第二板式换热器的第五接口连通。
进一步的，所述冷却液循环装置包括进液管和出液管，所述进液管输出端与第一板式换热器的第五接口连通，出液管输入端与第一板式换热器的第六接口连通。
进一步的，所述出液管上设置有水路调节阀，且水路调节阀的第一出口依次连接水泵和加热器，水路调节阀的第二出口连接有水箱，且水箱输出端与水泵输入端连通，所述水箱输出端还与排水管连通，所述排水管上设置有手动阀。
进一步的，所述出液管上还设置有第一温度传感器和第二温度传感器，所述水路调节阀的进口通过第二温度传感器与第一板式换热器的第六接口连通，所述加热器通过第一温度传感器将液体排出。
进一步的，所述出液管通过旁通阀与进液管连通，所述旁通阀的第一接口与水泵输出端连通，旁通阀的第二接口与第一板式换热器的第五接口连通；
所述进液管上设置有流量传感器，且旁通阀的第二接口不与流量传感器的输入口连接。
进一步的，所述气液分离器包括外壳，所述外壳顶部设置有顶盖，所述外壳底部设置有底盖，且顶盖和底盖均通过螺钉分别与外壳的顶部和底部对应连接，所述外壳内部设置有环形框，所述环形框的中心线与外壳的中心线重合，且环形框的圆周外侧面与外壳内侧壁之间形成进水仓，所述外壳内侧壁顶部和底部均设置有环条，两个环条分别处于进水仓的顶部和底部，且顶部环条底面和底部环条顶面分别与环形框的顶面和底面贴合；
所述外壳圆周外侧面底部设置有进液口，且进水仓通过进液口与外界连通，所述环形框的圆周内侧面和圆周外侧面均设置有通孔，且环形框中心处设置有圆槽，所述顶盖外侧面表面设置有出气口，所述底盖底端中心处设置有出水口，且圆槽通过通孔与进水仓连通，且出气口通过圆槽与出水口连通。
进一步的，所述顶盖顶端开口顶部设置有电机，所述电机输出端底端外侧边圆周连接有拨片，所述环形框顶面和底面均连接有支杆一端，所述支杆另一端连接有限位块，顶部环条顶面以及底部环条底面均设置有与限位块对应匹配的环槽，且拨片外侧端与支杆对应设置；
所述圆槽内部设置有过滤芯，所述过滤芯的圆周外侧面与圆槽内侧壁贴合，所述过滤芯顶端和底部均设置有环片，所述环片中心处设置有通口，所述支杆表面螺旋套接有螺帽，两个环片通过多个螺帽分别限定于环形框的顶面和底面。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过氟路系统循环装置利用第一板式换热器和第二板式换热器分别与冷却液循环装置以及厂务水回路装置连通，方便冷却液循环装置以及厂务水回路装置对氟路系统循环装置内部液体的温度进行调整，第一板式换热器和第二板式换热器均采用3回路设计，且每个制冷回路均布置电子膨胀阀以调节温控系统冷量输出范围，且在进行温度调节时可有效进行冷热量回收再利用，从而使温控系统能耗降低，提高能量利用效率，采用多路电子膨胀阀调节方式，使系统输出的冷/热量范围更宽广，温度调节精度更准确。
、本发明通过利用第一板式换热器和第二板式换热器的配合，方便冷却液循环装置以及厂务水回路装置对氟路系统循环装置产生的热量以及冷量进行回收再利用；冷却液需要进行加热状态时，可充分利用氟路系统循环装置产生的高温高压气态冷媒对第一板式换热器内部的冷却液进行加热，降低电加热器的加热功率实现节能效果，同时使厂务水回路装置设施用水的热负荷降低。
、本发明通过环形框转动进而能够带动进水仓内部的冷媒以及环形框内部的冷媒转动，利用离心力的分离效果进而提高液体冷媒和气体冷媒的分离效果，此时气体冷媒通过环形框圆周内侧面的通孔进入到圆槽内部，利用圆槽内部的过滤芯吸取气体冷媒的液体冷媒和固态冷媒，提高气体冷媒与液体冷媒的分离效果；若部分气体冷媒跟随液体冷媒进入到底盖内侧，顶盖内侧的吸力通过顶部环片的通口、圆槽和底部环片的通口作用在底盖内侧顶部，方便将底盖内侧顶部残留的气体冷媒通过圆槽抽取到顶盖内侧，利用过滤芯进一步对底盖内侧顶部残留的气体冷媒进行过滤，防止液体冷媒进入到顶盖内侧。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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示出了现有技术中的用于半导体晶圆制造的温控系统图；
图2示出了本发明实施例的制冷循环流程图；
图3示出了本发明实施例的制热循环流程图；
图4示出了本发明实施例的气液分离器整体立体结构示意图；
图5示出了本发明实施例的气液分离器内部零件结构示意图；
图中：1、氟路系统循环装置；2、冷却液循环装置；3、厂务水回路装置；4、压缩机；5、气液分离器；501、外壳；502、顶盖；503、底盖；504、环形框；505、进水仓；506、环条；507、进液口；508、通孔；509、出气口；510、出水口；511、电机；512、拨片；513、支杆；514、限位块；515、环槽；516、过滤芯；517、环片；518、通口；519、螺帽；6、第一板式换热器；7、第二板式换热器；8、第一电磁阀；9、第一电子膨胀阀；10、第二电子膨胀阀；11、第二电磁阀；12、第三电磁阀；13、第三电子膨胀阀；14、设施用水进管；15、设施用水出管；16、进液管；17、出液管；18、水路调节阀；19、水泵；20、加热器；21、水箱；22、排水管；23、手动阀；24、第一温度传感器；25、第二温度传感器；26、旁通阀。
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、完整地说明，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。
本发明提供了一种用于半导体晶圆制造的温控系统，如图2-3所示，包括氟路系统循环装置1、冷却液循环装置2以及厂务水回路装置3，且冷却液循环装置2和厂务水回路装置3均与氟路系统循环装置1连接；所述氟路系统循环装置1包括压缩机4、气液分离器5、第一板式换热器6、第二板式换热器7，所述压缩机4输出端与第二板式换热器7的第一接口连接，且压缩机4输入端与气液分离器5输出端连接，所述第一板式换热器6的第四接口通过第一电磁阀8与第二板式换热器7的第一接口连通，第二板式换热器7的第二接口通过干燥过滤器、视液镜以及第一电子膨胀阀9与第一板式换热器6的第一接口连通，且第二板式换热器7的第四接口通过第二电子膨胀阀10与第一板式换热器6的第三接口连通，所述第二板式换热器7的第三接口通过第二电磁阀11与气液分离器5输入端连接，且气液分离器5输入端通过第三电磁阀12与第一板式换热器6的第二接口连通。利用第一板式换热器6和第二板式换热器7的配合，方便冷却液循环装置2以及厂务水回路装置3对氟路系统循环装置1产生的热量以及冷量进行回收再利用。冷却液需要进行加热状态时，可充分利用氟路系统循环装置1产生的高温高压气态冷媒对第一板式换热器6内部的冷却液进行加热，降低电加热器20的加热功率实现节能效果，同时使厂务水回路装置3设施用水的热负荷降低。
在图2和图3中，所述第二板式换热器7的第二接口还通过干燥过滤器、视液镜以及第三电子膨胀阀13与气液分离器5输入端连通，所述第一板式换热器6的第一接口和第二接口通过循环水管连通，第一板式换热器6的第三接口和第四接口通过循环水管连通，第一板式换热器6的第五接口和第六接口通过循环水管连通。所述第二板式换热器7的第一接口和第二接口通过循环水管连通，第二板式换热器7的第三接口和第四接口通过循环水管连通，第二板式换热器7的第五接口和第六接口通过循环水管连通。氟路系统循环装置1利用第一板式换热器6和第二板式换热器7分别与冷却液循环装置2以及厂务水回路装置3连通，方便冷却液循环装置2以及厂务水回路装置3对氟路系统循环装置1内部液体的温度进行调整，第一板式换热器6和第二板式换热器7均采用3回路设计，且每个制冷回路均布置电子膨胀阀以调节温控系统冷量输出范围，且在进行温度调节时可有效进行冷热量回收再利用，从而使温控系统能耗降低，提高能量利用效率，采用多路电子膨胀阀调节方式，使系统输出的冷/热量范围更宽广，温度调节精度更准确。
在图2和图3中，所述厂务水回路装置3包括设施用水进管14和设施用水出管15，所述设施用水进管14输出端与第二板式换热器7的第六接口连通，设施用水出管15输入端与第二板式换热器7的第五接口连通。一部分高温高压气态冷媒，重新回流到第一板式换热器6内并释放热量，平衡温控系统吸收的多余冷量；同时系统将多余的冷量输送到厂务水回路装置3上，利用厂务水回路装置3的设施用水进管14和设施用水出管15之间的循环水管从而实现冷量回收再利用；冷媒在第二板式换热器7内吸收厂务水回路装置3的设施用水进管14和设施用水出管15之间循环水管的热量后变成低温低压气态冷媒，由于吸收了厂务水回路装置3内部设施用水的热量，因此厂务水回路装置3内部设施用水的热负荷也得到有效利用。
在图2和图3中，所述冷却液循环装置2包括进液管16和出液管17，所述进液管16输出端与第一板式换热器6的第五接口连通，出液管17输入端与第一板式换热器6的第六接口连通。冷却液循环装置2的进液管16输出端和出液管17输入端分别连接第一板式换热器6的第五接口和第六接口，方便冷却液依次通过进液管16、第一板式换热器6和出液管17，冷媒通过第一板式换热器6时，能够吸收第五接口和第六接口之间循环水管内部冷却液的温度，进而降低冷却液的温度；或者冷媒将热量释放到第五接口和第六接口之间循环水管内部冷却液内部，进而提高冷却液的温度。
在图2和图3中，所述出液管17上设置有水路调节阀18，且水路调节阀18的第一出口依次连接水泵19和加热器20，水路调节阀18的第二出口连接有水箱21，且水箱21输出端与水泵19输入端连通，所述水箱21输出端还与排水管22连通，所述排水管22上设置有手动阀23。需要保存通过第一板式换热器6降低或升高的冷却液时，利用水路调节阀18调整出液管17内部液体的流动方向，使得冷却液通入到水箱21内部，利用液位指示器和液位开关得知水箱21内部的液位变化。需要将水箱21内部的冷却液排出时，打开手动阀23，水箱21内部的冷却液通过排水管22排出。
在图2和图3中，所述出液管17上还设置有第一温度传感器24和第二温度传感器25，所述水路调节阀18的进口通过第二温度传感器25与第一板式换热器6的第六接口连通，所述加热器20通过第一温度传感器24将液体排出。示例性的，其中，第一温度传感器24和第二温度传感器25的型号均设置为DS18B20，第一温度传感器24和第二温度传感器25均与控制器电性连接，控制器通过第一温度传感器24和第二温度传感器25传递的信号从而得知通过出液管17输入端和输出端内部冷却液的温度变化，第一温度传感器24和第二温度传感器25的设置方式为所属领域的技术人员已知的技术。
在图2和图3中，所述出液管17通过旁通阀26与进液管16连通，所述旁通阀26的第一接口与水泵19输出端连通，旁通阀26的第二接口与第一板式换热器6的第五接口连通。当需要降低或升高冷却液循环装置2内部冷却液的温度时，水泵19将出液管17内部的冷却液通过旁通阀26以及进液管16再次通入第一板式换热器6的第五接口，从而在制冷循环模式或制热循环模式的状况下，冷媒利用第一板式换热器6吸收冷却液的温度或提高冷却液的温度。
在图2和图3中，所述进液管16上设置有流量传感器，且旁通阀26的第二接口不与流量传感器的输入口连接。示例性的，其中，流量传感器的型号设置为JC-LDG，流量传感器与控制器电性连接，控制器通过流量传感器传递的信号从而得知通过进液管16进入的液体流量，流量传感器的设置方式为所属领域的技术人员已知的技术。由于旁通阀26的第二接口不与流量传感器的输入口连接，从而避免出液管17内部的液体通过旁通阀26再次经过流量传感器，保证流量传感器测量的精准度。
在图4和图5中，所述气液分离器5包括外壳501，所述外壳501顶部设置有顶盖502，所述外壳501底部设置有底盖503，且顶盖502和底盖503均通过螺钉分别与外壳501的顶部和底部对应连接，所述外壳501内部设置有环形框504，所述环形框504的中心线与外壳501的中心线重合，且环形框504的圆周外侧面与外壳501内侧壁之间形成进水仓505，所述外壳501内侧壁顶部和底部均设置有环条506，两个环条506分别处于进水仓505的顶部和底部，且顶部环条506底面和底部环条506顶面分别与环形框504的顶面和底面贴合；利用两个环条506分别对进水仓505顶部和底部进行密封，避免进水仓505内部混合的气、液冷媒直接进入到顶盖502和底盖503内侧，支杆513也能带动环形框504在外壳501内部转动，进水仓505内部的冷媒通过环形框504圆周外侧面的通孔508进入到环形框504内部，环形框504转动进而能够带动进水仓505内部的冷媒以及环形框504内部的冷媒转动，利用离心力的分离效果进而提高液体冷媒和气体冷媒的分离效果，此时气体冷媒通过环形框504圆周内侧面的通孔508进入到圆槽内部，利用圆槽内部的过滤芯516吸取气体冷媒的液体冷媒和固态冷媒，提高气体冷媒与液体冷媒的分离效果。
所述外壳501圆周外侧面底部设置有进液口507，且进水仓505通过进液口507与外界连通，所述环形框504的圆周内侧面和圆周外侧面均设置有通孔508，且环形框504中心处设置有圆槽，所述顶盖502外侧面表面设置有出气口509，所述底盖503底端中心处设置有出水口510，且圆槽通过通孔508与进水仓505连通，且出气口509通过圆槽与出水口510连通。出气口509连通压缩机4的输入端，压缩机4抽取顶盖502内部的气体冷媒，由于顶盖502内部的吸力作用在顶部的环片517顶部，进而利用环片517顶面的通口518对圆槽内部的过滤芯516过滤的气体冷媒进行吸取，保证气体冷媒与液体冷媒的快速分离。若部分气体冷媒跟随液体冷媒进入到底盖503内侧，顶盖502内侧的吸力通过顶部环片517的通口518、圆槽和底部环片517的通口518作用在底盖503内侧顶部，方便将底盖503内侧顶部残留的气体冷媒通过圆槽抽取到顶盖502内侧，利用过滤芯516进一步对底盖503内侧顶部残留的气体冷媒进行过滤，防止液体冷媒进入到顶盖502内侧。
在图4和图5中，所述顶盖502顶端开口顶部设置有电机511，所述电机511输出端底端外侧边圆周连接有拨片512，所述环形框504顶面和底面均连接有支杆513一端，所述支杆513另一端连接有限位块514，顶部环条506顶面以及底部环条506底面均设置有与限位块514对应匹配的环槽515，且拨片512外侧端与支杆513对应设置；支杆513通过限位块514在环槽515内部滑动，进而保证环形框504在外壳501内部转动的稳定性，避免环形框504在转动过程中与外壳501内侧壁产生碰撞损伤，提高环形框504对气、液冷媒分离的效率。
所述圆槽内部设置有过滤芯516，所述过滤芯516的圆周外侧面与圆槽内侧壁贴合，所述过滤芯516顶端和底部均设置有环片517，所述环片517中心处设置有通口518，所述支杆513表面螺旋套接有螺帽519，两个环片517通过多个螺帽519分别限定于环形框504的顶面和底面。气液分离器5使用一段时间后，需要对过滤芯516进行更换，关闭电机511，通过螺钉将顶盖502和外壳501分离，此时电机511输出端的拨片512能够与支杆513分离，转动环形框504顶部支杆513表面的螺帽519，进而将螺帽519与顶部的环片517分离，将顶部的环片517取出后，将过滤芯516从圆槽顶部抽出，然后将新的过滤芯516从圆槽顶部放入，将环片517重新放在环形框504顶面中心处，利用支杆513表面的螺帽519重新对顶部的环片517进行限定，最后利用螺钉将顶盖502固定在外壳501顶部，方便利用气液分离器5继续对气、液冷媒进行分离。
本发明工作原理：
参照说明书附图2，进行制冷循环：
在制冷循环模式正常冷量输出状态下，第三电磁阀12开启，第一电磁阀8和第二电磁阀11处于关闭状态；第一电子膨胀阀9根据实时状态调节开启度。冷却液循环装置2的进液管16输出端和出液管17输入端分别连接第一板式换热器6的第五接口和第六接口，方便冷却液依次通过进液管16、第一板式换热器6和出液管17，冷媒从第一板式换热器6吸收冷却液循环装置2内部冷却液的热量使冷却液温度降低并达到设定范围要求，从第一板式换热器6的第一接口和第二接口之间内吸收冷却液热量从而形成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒通过第三电磁阀12以及气液分离器5后进入到压缩机4内部，经过压缩机4压缩成高温高压气态冷媒输送到第二板式换热器7的第一接口内将热量释放到厂务水回路装置3的设施用水进管14和设施用水出管15之间的循环水管上，高温高压气态冷媒热量释放后冷凝成中温高压液态冷媒，然后依次经过干燥过滤器、视液镜以及第一电子膨胀阀9节流降压变成低温低压汽液混合态的冷媒重新进入第一板式换热器6内再次吸收冷却液的热量。
其中，设施用水通过设施用水进管14通入到第二板式换热器7的第六进口内部，第二板式换热器7的第六接口和第五接口利用循环水管连通，第二板式换热器7利用第一接口和第二接口内部通过的高温高压气态冷媒对第五接口和第六接口之间的循环水管进行加热，从而使得高温高压气态冷媒热量释放后冷凝成中温高压液态冷媒。
当制冷系统需要根据设定点进行冷量输出能力调节时，第一电磁阀8和第二电磁阀11打开，第二电子膨胀阀10根据PID计算的结果实时调整开启度。此时一部分高温高压气态冷媒，重新回流到第一板式换热器6内并释放热量，平衡温控系统吸收的多余冷量；同时系统将多余的冷量输送到厂务水回路装置3上，利用厂务水回路装置3的设施用水进管14和设施用水出管15之间的循环水管从而实现冷量回收再利用。
如图3所示，进行制热循环：
在制热循环模式正常热量输出状态下，第三电磁阀12关闭；第一电磁阀8和第二电磁阀11打开；第二电子膨胀阀10根据实时状态调节开启度。冷媒在第二板式换热器7内吸收厂务水回路装置3的设施用水进管14和设施用水出管15之间循环水管的热量后变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒通过第二板式换热器7的第三接口排出后，依次经过第二电磁阀11、气液分离器5后通入到压缩机4内部，压缩机4将低温低压气态冷媒压缩成高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒通过第一电磁阀8进入第一板式换热器6内将热量释放给冷却液循环装置2内部的冷却液，进而使得进液管16和出液管17之间循环水管内部的冷却液温度升高，从而可以降低加热器20的加热功率，达到节省电能的目的，同时由于吸收了厂务水回路装置3内部设施用水的热量，因此厂务水回路装置3内部设施用水的热负荷也得到有效利用。冷媒在第一板式换热器6内部放热后变成中温高压液态冷媒经过第二电子膨胀阀10节流降压后变成低温低压液态冷媒重新通入第二板式换热器7的第四接口，利用第二板式换热器7的第三接口和第四接口再次吸收厂务水回路装置3内部设施用水的热量。
当系统需要进行热量调节时，第三电磁阀12开启，第一电子膨胀阀9根据PID计算结果调整开启度，将多余的热量释放掉。
如图4-图5所示，冷媒通过气液分离器5进行分离时，此时冷媒通过进液口507通入到进水仓505内部，启动电机511，电机511工作使得输出轴的多个拨片512转动，当拨片512接触到支杆513后，拨片512通过支杆513带动限位块514在环槽515内侧滑动，并且支杆513也能带动环形框504在外壳501内部转动，进水仓505内部的冷媒通过环形框504圆周外侧面的通孔508进入到环形框504内部，环形框504转动进而能够带动进水仓505内部的冷媒以及环形框504内部的冷媒转动，利用离心力的分离效果进而提高液体冷媒和气体冷媒的分离效果，此时气体冷媒通过环形框504圆周内侧面的通孔508进入到圆槽内部，利用圆槽内部的过滤芯516吸取气体冷媒的液体冷媒和固态冷媒，提高气体冷媒与液体冷媒的分离效果。
出气口509连通压缩机4的输入端，压缩机4抽取顶盖502内部的气体冷媒，由于顶盖502内部的吸力作用在顶部的环片517顶部，进而利用环片517顶面的通口518对圆槽内部的过滤芯516过滤的气体冷媒进行吸取，保证气体冷媒与液体冷媒的快速分离。而液体冷媒通过环形框504圆周内侧面的通孔508进入到圆槽内部，利用圆槽内部的过滤芯516过滤液体冷媒内部的固态冷媒，提高固体冷媒与液体冷媒的分离效果，在圆槽内部的液体冷媒在自身重力的影响下通过底部环片517的通孔508进入到底盖503内侧，最后利用出水口510将冷媒排出，保证了液体冷媒和固态冷媒的分离效果。若部分气体冷媒跟随液体冷媒进入到底盖503内侧，顶盖502内侧的吸力通过顶部环片517的通口518、圆槽和底部环片517的通口518作用在底盖503内侧顶部，方便将底盖503内侧顶部残留的气体冷媒通过圆槽抽取到顶盖502内侧，利用过滤芯516进一步对底盖503内侧顶部残留的气体冷媒进行过滤，防止液体冷媒进入到顶盖502内侧。
气液分离器5使用一段时间后，需要对过滤芯516进行更换，关闭电机511，通过螺钉将顶盖502和外壳501分离，此时电机511输出端的拨片512能够与支杆513分离，转动环形框504顶部支杆513表面的螺帽519，进而将螺帽519与顶部的环片517分离，将顶部的环片517取出后，将过滤芯516从圆槽顶部抽出，然后将新的过滤芯516从圆槽顶部放入，将环片517重新放在环形框504顶面中心处，利用支杆513表面的螺帽519重新对顶部的环片517进行限定，最后利用螺钉将顶盖502固定在外壳501顶部，方便利用气液分离器5继续对气、液冷媒进行分离。
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 (9)

1.一种用于半导体晶圆制造的温控系统，其特征在于：包括氟路系统循环装置(1)、冷却液循环装置(2)以及厂务水回路装置(3)，且冷却液循环装置(2)和厂务水回路装置(3)均与氟路系统循环装置(1)连接；
所述氟路系统循环装置(1)包括压缩机(4)、气液分离器(5)、第一板式换热器(6)、第二板式换热器(7)，所述压缩机(4)输出端与第二板式换热器(7)的第一接口连接，且压缩机(4)输入端与气液分离器(5)输出端连接，所述第一板式换热器(6)的第四接口通过第一电磁阀(8)与第二板式换热器(7)的第一接口连通，第二板式换热器(7)的第二接口通过干燥过滤器、视液镜以及第一电子膨胀阀(9)与第一板式换热器(6)的第一接口连通，且第二板式换热器(7)的第四接口通过第二电子膨胀阀(10)与第一板式换热器(6)的第三接口连通，所述第二板式换热器(7)的第三接口通过第二电磁阀(11)与气液分离器(5)输入端连接，且气液分离器(5)输入端通过第三电磁阀(12)与第一板式换热器(6)的第二接口连通。
2.根据权利要求1所述的用于半导体晶圆制造的温控系统，其特征在于：
所述第二板式换热器(7)的第二接口还通过干燥过滤器、视液镜以及第三电子膨胀阀(13)与气液分离器(5)输入端连通，所述第一板式换热器(6)的第一接口和第二接口通过循环水管连通，第一板式换热器(6)的第三接口和第四接口通过循环水管连通，第一板式换热器(6)的第五接口和第六接口通过循环水管连通；
所述第二板式换热器(7)的第一接口和第二接口通过循环水管连通，第二板式换热器(7)的第三接口和第四接口通过循环水管连通，第二板式换热器(7)的第五接口和第六接口通过循环水管连通。
3.根据权利要求2所述的用于半导体晶圆制造的温控系统，其特征在于：
所述厂务水回路装置(3)包括设施用水进管(14)和设施用水出管(15)，所述设施用水进管(14)输出端与第二板式换热器(7)的第六接口连通，设施用水出管(15)输入端与第二板式换热器(7)的第五接口连通。
4.根据权利要求2所述的用于半导体晶圆制造的温控系统，其特征在于：
所述冷却液循环装置(2)包括进液管(16)和出液管(17)，所述进液管(16)输出端与第一板式换热器(6)的第五接口连通，出液管(17)输入端与第一板式换热器(6)的第六接口连通。
5.根据权利要求4所述的用于半导体晶圆制造的温控系统，其特征在于：
所述出液管(17)上设置有水路调节阀(18)，且水路调节阀(18)的第一出口依次连接水泵(19)和加热器(20)，水路调节阀(18)的第二出口连接有水箱(21)，且水箱(21)输出端与水泵(19)输入端连通，所述水箱(21)输出端还与排水管(22)连通，所述排水管(22)上设置有手动阀(23)。
6.根据权利要求5所述的用于半导体晶圆制造的温控系统，其特征在于：
所述出液管(17)上还设置有第一温度传感器(24)和第二温度传感器(25)，所述水路调节阀(18)的进口通过第二温度传感器(25)与第一板式换热器(6)的第六接口连通，所述加热器(20)通过第一温度传感器(24)将液体排出。
7.根据权利要求6所述的用于半导体晶圆制造的温控系统，其特征在于：
所述出液管(17)通过旁通阀(26)与进液管(16)连通，所述旁通阀(26)的第一接口与水泵(19)输出端连通，旁通阀(26)的第二接口与第一板式换热器(6)的第五接口连通；
所述进液管(16)上设置有流量传感器，且旁通阀(26)的第二接口不与流量传感器的输入口连接。
8.根据权利要求1所述的用于半导体晶圆制造的温控系统，其特征在于：
所述气液分离器(5)包括外壳(501)，所述外壳(501)顶部设置有顶盖(502)，所述外壳(501)底部设置有底盖(503)，且顶盖(502)和底盖(503)均通过螺钉分别与外壳(501)的顶部和底部对应连接，所述外壳(501)内部设置有环形框(504)，所述环形框(504)的中心线与外壳(501)的中心线重合，且环形框(504)的圆周外侧面与外壳(501)内侧壁之间形成进水仓(505)，所述外壳(501)内侧壁顶部和底部均设置有环条(506)，两个环条(506)分别处于进水仓(505)的顶部和底部，且顶部环条(506)底面和底部环条(506)顶面分别与环形框(504)的顶面和底面贴合；
所述外壳(501)圆周外侧面底部设置有进液口(507)，且进水仓(505)通过进液口(507)与外界连通，所述环形框(504)的圆周内侧面和圆周外侧面均设置有通孔(508)，且环形框(504)中心处设置有圆槽，所述顶盖(502)外侧面表面设置有出气口(509)，所述底盖(503)底端中心处设置有出水口(510)，且圆槽通过通孔(508)与进水仓(505)连通，且出气口(509)通过圆槽与出水口(510)连通。
9.根据权利要求8所述的用于半导体晶圆制造的温控系统，其特征在于：
所述顶盖(502)顶端开口顶部设置有电机(511)，所述电机(511)输出端底端外侧边圆周连接有拨片(512)，所述环形框(504)顶面和底面均连接有支杆(513)一端，所述支杆(513)另一端连接有限位块(514)，顶部环条(506)顶面以及底部环条(506)底面均设置有与限位块(514)对应匹配的环槽(515)，且拨片(512)外侧端与支杆(513)对应设置；
所述圆槽内部设置有过滤芯(516)，所述过滤芯(516)的圆周外侧面与圆槽内侧壁贴合，所述过滤芯(516)顶端和底部均设置有环片(517)，所述环片(517)中心处设置有通口(518)，所述支杆(513)表面螺旋套接有螺帽(519)，两个环片(517)通过多个螺帽(519)分别限定于环形框(504)的顶面和底面。
CN202210285853.9A 2022-03-22 2022-03-22 一种用于半导体晶圆制造的温控系统 Active CN115129092B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210285853.9A CN115129092B (zh) 2022-03-22 2022-03-22 一种用于半导体晶圆制造的温控系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210285853.9A CN115129092B (zh) 2022-03-22 2022-03-22 一种用于半导体晶圆制造的温控系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115129092A true CN115129092A (zh) 2022-09-30
CN115129092B CN115129092B (zh) 2023-08-22

Family

ID=83376641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210285853.9A Active CN115129092B (zh) 2022-03-22 2022-03-22 一种用于半导体晶圆制造的温控系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115129092B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117450716A (zh) * 2023-12-21 2024-01-26 江苏鹏江电子科技有限公司 一种能够循环冷却液的液冷源设备

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228285A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Yukio Kajino 熱エネルギー増幅方法及び装置
JP2003295956A (ja) * 2002-01-29 2003-10-17 Komatsu Ltd 冷却／加熱装置を制御するための装置及び方法
KR20090039031A (ko) * 2007-10-17 2009-04-22 유니셈(주) 반도체 공정설비용 칠러 장치
JP2012042117A (ja) * 2010-08-18 2012-03-01 Science Kk 冷凍サイクルの運転方法および冷凍サイクル
CN102483277A (zh) * 2009-07-27 2012-05-30 埃科拉克蒂公司 用于在蒸汽制冷系统上进行热量回收的方法和设备
KR101432930B1 (ko) * 2013-04-02 2014-08-21 대성히트펌프 주식회사 이중판형 열교환기를 갖는 이원 압축 히트펌프시스템 및 그 히트펌프시스템의 작동방법
KR20140120096A (ko) * 2013-04-02 2014-10-13 대성히트펌프 주식회사 인버터 압축기를 구비한 이원압축 히트펌프 시스템 및 그 이원압축 히트펌프 시스템의 작동방법 및 그 시스템의 인버터 압축기 제어방법
EP2918921A1 (en) * 2014-03-12 2015-09-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Hot water generator
CN105423618A (zh) * 2015-12-08 2016-03-23 广州欧亚制冷设备制造有限公司 一种工业用冷水机组综合节能系统及其智能控制方法
CN106482393A (zh) * 2016-12-01 2017-03-08 无锡溥汇机械科技有限公司 一种冰水机辅热节能型热交换系统
KR101829909B1 (ko) * 2017-04-17 2018-02-19 (주)디이에스 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템
CN109032201A (zh) * 2017-06-09 2018-12-18 北京京仪自动化装备技术有限公司 半导体生产用温控设备
CN109916108A (zh) * 2019-01-07 2019-06-21 燕山大学 一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统
CN111023606A (zh) * 2019-12-27 2020-04-17 无锡溥汇机械科技有限公司 一种大流量小温差精密温控热交换系统
CN111197873A (zh) * 2020-01-14 2020-05-26 无锡溥汇机械科技有限公司 一种宽温域复叠精密温控热交换系统及其控制方法
CN112379704A (zh) * 2020-10-29 2021-02-19 北京京仪自动化装备技术有限公司 半导体生产用温控系统
CN112797656A (zh) * 2021-02-03 2021-05-14 合肥亦威科技有限公司 一种极高极低温度控制系统
KR20210106723A (ko) * 2020-02-21 2021-08-31 (주)피티씨 반도체 공정용 칠러 장치
CN214406551U (zh) * 2021-02-26 2021-10-15 天津城建大学 一种基于氢燃料电池的建筑分布式供能系统
CN113917957A (zh) * 2021-10-29 2022-01-11 无锡暖芯半导体科技有限公司 一种温控设备及使用方法

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228285A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Yukio Kajino 熱エネルギー増幅方法及び装置
JP2003295956A (ja) * 2002-01-29 2003-10-17 Komatsu Ltd 冷却／加熱装置を制御するための装置及び方法
KR20090039031A (ko) * 2007-10-17 2009-04-22 유니셈(주) 반도체 공정설비용 칠러 장치
CN102483277A (zh) * 2009-07-27 2012-05-30 埃科拉克蒂公司 用于在蒸汽制冷系统上进行热量回收的方法和设备
JP2012042117A (ja) * 2010-08-18 2012-03-01 Science Kk 冷凍サイクルの運転方法および冷凍サイクル
KR101432930B1 (ko) * 2013-04-02 2014-08-21 대성히트펌프 주식회사 이중판형 열교환기를 갖는 이원 압축 히트펌프시스템 및 그 히트펌프시스템의 작동방법
KR20140120096A (ko) * 2013-04-02 2014-10-13 대성히트펌프 주식회사 인버터 압축기를 구비한 이원압축 히트펌프 시스템 및 그 이원압축 히트펌프 시스템의 작동방법 및 그 시스템의 인버터 압축기 제어방법
EP2918921A1 (en) * 2014-03-12 2015-09-16 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Hot water generator
CN105423618A (zh) * 2015-12-08 2016-03-23 广州欧亚制冷设备制造有限公司 一种工业用冷水机组综合节能系统及其智能控制方法
CN106482393A (zh) * 2016-12-01 2017-03-08 无锡溥汇机械科技有限公司 一种冰水机辅热节能型热交换系统
KR101829909B1 (ko) * 2017-04-17 2018-02-19 (주)디이에스 반도체 웨이퍼 척의 냉각 시스템
CN109032201A (zh) * 2017-06-09 2018-12-18 北京京仪自动化装备技术有限公司 半导体生产用温控设备
CN109916108A (zh) * 2019-01-07 2019-06-21 燕山大学 一种实现冷库冷凝热深度回收的热水梯级加热制备系统
CN111023606A (zh) * 2019-12-27 2020-04-17 无锡溥汇机械科技有限公司 一种大流量小温差精密温控热交换系统
CN111197873A (zh) * 2020-01-14 2020-05-26 无锡溥汇机械科技有限公司 一种宽温域复叠精密温控热交换系统及其控制方法
KR20210106723A (ko) * 2020-02-21 2021-08-31 (주)피티씨 반도체 공정용 칠러 장치
CN112379704A (zh) * 2020-10-29 2021-02-19 北京京仪自动化装备技术有限公司 半导体生产用温控系统
CN112797656A (zh) * 2021-02-03 2021-05-14 合肥亦威科技有限公司 一种极高极低温度控制系统
CN214406551U (zh) * 2021-02-26 2021-10-15 天津城建大学 一种基于氢燃料电池的建筑分布式供能系统
CN113917957A (zh) * 2021-10-29 2022-01-11 无锡暖芯半导体科技有限公司 一种温控设备及使用方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王铁军;赵丽;吕继祥;赵绍博;刘广辉;王景晖;夏兴祥;: "热管复合式制冷机组的研发与应用", 制冷学报, no. 04, pages 68 - 72 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117450716A (zh) * 2023-12-21 2024-01-26 江苏鹏江电子科技有限公司 一种能够循环冷却液的液冷源设备
CN117450716B (zh) * 2023-12-21 2024-03-12 江苏鹏江电子科技有限公司 一种能够循环冷却液的液冷源设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN115129092B (zh) 2023-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003028515A (ja) 恒温液循環装置
CN115129092B (zh) 一种用于半导体晶圆制造的温控系统
CN107906640A (zh) 一种用于数据中心的集成蓄冷空调系统及其控制方法
CN111916864A (zh) 一种换电站的热管理系统及换电站
CN206755637U (zh) 用于控制供液温度的液冷装置
CN109975052A (zh) 一种无冷负荷状态的空调制冷性能测试系统及方法
CN112611140A (zh) 温控装置及方法
CN112066497A (zh) 一体式内机热泵空调系统及其控制方法
CN103294086B (zh) 一种恒温液循环装置及温控方法
CN220601671U (zh) 一种带自然冷却功能的水冷一体式冷水机组
CN110220322B (zh) 超低温精密温控热交换系统
CN113154553A (zh) 一种内置末端二次泵的水冷空调
CN113513852B (zh) 一种冷却系统、制冷设备及冷却方法
CN215765835U (zh) 一种冷却系统及制冷设备
CN108981247A (zh) 自然冷却型通讯机房水冷冷水机组
CN208794818U (zh) 节能高效辊温控制系统
CN108469134B (zh) 一种改进型风冷冷凝器及其控制方法
CN207365487U (zh) 一种冷水机
CN206648225U (zh) 一种独立模块化的冷水机
CN206094719U (zh) 低温供液变温自控节能制冷系统
CN213713603U (zh) 带节能运转模式的冷水机
CN211552129U (zh) 节能型精确控温低温冷水机组
CN213520107U (zh) 一种换电站的热管理系统及换电站
CN117006560B (zh) 一种带自然冷却功能的水冷一体式冷水机组及控制方法
CN219625901U (zh) 一种水电分离式水体全域温控器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant