CN207868166U - 热交换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种热交换装置。所述热交换装置，包括用于流体进行热交换的换热部，还包括预热组件和传输管道，所述预热组件与所述换热部通过所述传输管道连通；所述流体在所述预热组件中加热到一预设温度后通过所述传输管道流入所述换热部。本实用新型避免了热交换装置在产品处理过程中出现停机、报警的现象，在确保产品良率的同时也提高了产品的生产效率。

Description

热交换装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种热交换装置。

背景技术

随着智能手机、平板电脑等移动终端向小型化、智能化、节能化的方向发展，芯片的高性能、集成化趋势明显，促使芯片制造企业积极采用先进工艺，对制造出更快、更省电的芯片的追求愈演愈烈。尤其是许多无线通讯设备的主要元件需用40nm以下先进半导体技术和工艺，因此对先进工艺产能的需求较之以往显著上升，带动集成电路厂商不断提升工艺技术水平，通过缩小晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸以提高芯片性能和可靠性，以及通过3D结构改造等非几何工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能等方式实现硅集成的提高，以迎合市场需求。然而，这些技术的革新或改进都是以晶圆的生成、制造为基础。

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。在硅晶片上可加工、制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的集成电路产品。

在晶圆的制作工艺中，需要经过多步复杂的步骤，例如离子注入、退火、化学气相沉积、热处理等，每一步工序都会对晶圆的最终特性产生影响。热交换装置是晶圆制造过程中的重要装置，其用于对晶圆处理腔室进行冷却，以确保工艺的顺利进行。虽然热交换装置的结构各异，但其原理都是基于向热交换装置中通入冷却流体，冷却流体在流经腔室外侧时与腔室发生热交换，从而带走反应腔室中的热量。

在热交换装置使用过程中，由于日常工艺会造成冷却流体的损耗或挥发，当热交换装置中流体的液位低于最低液位时，则需要添加冷却流体进行补充，否则就会影响生产。目前是通过手动的方式向热交换装置的注入口添加冷却流体，添加过程中需要对速度进行严格的控制，这是因为，冷却流体的温度较低，如果速度过快，会在所述热交换装置中产生较大温差，这会引起所述热交换装置直接停机、报警，导致MO(miss operation，误操作)发生，轻则使正在机台上进行处理的产品需要重新处理，重则导致产品报废，或机台由于突发停机产生零部件跳断电损坏。

因此，如何避免热交换装置在注入流体时发生误操作(MO)现象，是目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种热交换装置，用以解决现有的热交换装置在注入流体时发生误操作的问题，以确保产品良率。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种热交换装置，包括用于流体进行热交换的换热部，还包括预热组件和传输管道，所述预热组件与所述换热部通过所述传输管道连通；所述流体在所述预热组件中加热到一预设温度后通过所述传输管道流入所述换热部。

优选的，所述预热组件包括容纳腔、加热器、传感器和控制器；所述容纳腔，与所述传输管道连通，用于容纳流体；所述加热器，连接所述控制器，用于对所述容纳腔中的流体进行加热；所述传感器，连接所述控制器，用于检测所述容纳腔中流体的温度。

优选的，所述加热器为电阻加热器。

优选的，所述预热组件还包括阀门；所述阀门安装于所述传输管道与所述容纳腔之间、且与所述控制器连接；当所述传感器检测到所述容纳腔中流体的温度达到所述预设温度时，所述控制器控制所述阀门开启。

优选的，所述预热组件还包括设置器；所述设置器，连接所述控制器，用于用户调整所述预设温度。

优选的，所述预热组件还包括显示器；所述显示器，连接所述控制器，用于显示所述容纳腔中流体的温度。

优选的，还包括设置于所述传输管道与所述换热部之间的流量控制阀。

优选的，还包括一固定于所述换热部上的支架，所述预热组件连接于所述支架上。

优选的，所述传输管道采用保温隔热材料制作而成。

优选的，所述流体由超纯水与乙二醇混合而成。

本实用新型提供的换热装置，通过增设一预热组件，在预热组件中对流体预先进行加热至一预设温度后，再通过传输管道注入换热装置的换热部，解决了因在所述换热装置的换热主体中产生较大温差而导致的误操作问题，避免了热交换装置在产品处理过程中出现停机、报警的现象，在确保产品良率的同时也提高了产品的生产效率。

附图说明

附图1是本实用新型具体实施方式的热交换装置的正视结构示意图；

附图2是本实用新型具体实施方式的热交换装置的侧视结构示意图；

附图3是本实用新型具体实施方式中预热组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的热交换装置的具体实施方式做详细说明。

本具体实施方式提供了一种热交换装置，附图1是本实用新型具体实施方式的热交换装置的正视结构示意图，附图2是本实用新型具体实施方式的热交换装置的侧视结构示意图。

如图1、2所示，本具体实施方式提供的热交换装置，包括用于流体进行热交换的换热部11。为了提高换热效率，优选的，所述流体由超纯水与乙二醇混合而成。在本具体实施方式中，所述换热部11的两相对端分别设置有注入口12与排出口；流体从所述注入口12进入所述换热部11，在所述换热部11中与晶圆处理腔室进行热交换，吸收所述晶圆处理腔室中的热量后，从所述排出口流出。流体在所述换热部11内与所述晶圆反应腔室进行热交换的过程中，会吸收晶圆反应腔室中的热量，引起自身温度的上升。同时，由于流体自身的性质导致的挥发等原因会造成流体的损耗。液位计15与所述换热部11连接，用于显示所述换热部11内部流体的容量。所述液位计上标注有最低液位151以及最高液位152，所述最低液位151、所述最高液位152分别是保证换热工序正常进行的最大液位、最小液位。当所述液位计中的液位低于最低液位151时，为了确保热交换装置的换热效果，就需要通过所述注入口12向所述换热部11内部添加低温流体。但是，为了确保换热过程顺利的进行，在所述换热部11内部设置有温度传感器，当所述温度传感器检测到所述换热部11内部出现超过预设范围的温差时，就会自动控制所述热交换装置停机、报警，导致MO现象的发生。

为了避免因新添加至所述换热部11内部的流体在所述换热部11内产生较大温差，本具体实施方式提供的热交换装置还包括预热组件14和传输管道13，所述预热组件14与所述换热部11通过所述传输管道13连通；所述流体在所述预热组件14中加热到一预设温度后通过所述传输管道13流入所述换热部11。这样，流体在所述预热组件14中经过预热后，再通过所述注入口12流入所述换热部11内部，降低了新注入的流体与所述换热部11内部原流体之间的温度差，避免了所述热交换装置因换热部内部温差太大而导致的停机报警现象，从根本上杜绝了MO现象的发生。其中，所述预设温度的具体数值，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，例如根据预进行换热的晶圆反应腔室的性质，本具体实施方式对此不作限定。

附图3是本实用新型具体实施方式中预热组件的结构示意图。为了实现对流体的预加热，同时简化热交换装置的整体结构，优选的，如图3所示，所述预热组件14包括容纳腔141、加热器144、传感器143和控制器142；所述容纳腔141，与所述传输管道13连通，用于容纳流体；所述加热器144，连接所述控制器142，用于对所述容纳腔141中的流体进行加热；所述传感器143，连接所述控制器142，用于检测所述容纳腔141中流体的温度。具体来说，所述容纳腔141中设置有进口与出口，温度较低的流体从进口进入所述容纳腔141内部，在所述容纳腔141内部经所述加热器144加热升温后从所述出口流出至是所述传输管道13。为了降低预热组件的成本，提高流体预热效率，更优选的，所述加热器144为电阻加热器。当然，本领域技术人员根据需要还可以选择其他类型的加热器。

为了确保流入所述换热部11的流体的温度，并实现自动向所述换热部11中添加流体，提高换热装置的自动化程度，优选的，所述预热组件14还包括阀门145；所述阀门145安装于所述传输管道13与所述容纳腔141之间、且与所述控制器142连接；当所述传感器143检测到所述容纳腔141中流体的温度达到所述预设温度时，所述控制器142控制所述阀门145开启，使得所述传输管道13与所述容纳腔141连通。

为了便于对流体的预热温度进行调整，使得所述热交换装置可以用于不同类型的晶圆反应腔室的热交换处理，从而扩大所述热交换装置的应用范围，优选的，所述预热组件14还包括设置器146；所述设置器146，连接所述控制器142，用于用户调整所述预设温度。例如，所述设置器146可以包括一个或多个物理按键，通过按压物理按键来升高、或降低所述预设温度的值。

为了便于用户实时、直观的了解流体的预热情况，优选的，所述预热组件14还包括显示器147；所述显示器147，连接所述控制器142，用于显示所述容纳腔141中流体的温度。其中，所述显示器147可以数值或图表的方式实时显示所述容纳腔141中流体的温度，为用户实施晶圆处理提供参考依据。

优选的，本具体实施方式的热交换装置还包括设置于所述传输管道13与所述换热部11之间的流量控制阀。所述流量控制阀，用于控制进入所述换热部11的流体的流量。这样，可以确保经过预热的流体可以均匀、稳定的注入所述换热部11，避免了因注入速度过快导致所述换热部11温差大的问题，进一步防止了误操作现象的发生。

为了缩短所述传输管道13的长度，避免预热后的流体在所述传输管道中出现热损失，优选的，本具体实施方式的换热装置还包括一固定于所述换热部11上的支架，所述预热组件14连接于所述支架上。这样，一方面可以固定所述预热组件14与所述换热部11之间的相对位置，确保预热后的流体稳定的流入所述换热部11；另一方面可以尽可能的缩短所述预热组件14与所述换热部11上的所述注入口12之间的距离，减少经预热后的流体在所述传输管道13中的热量损失。

为了避免经预热后的流体在所述传输管道13中的热量损失，从而进一步确保所述换热部11内部的温差在预设范围内，优选的，所述传输管道13采用保温隔热材料制作而成。

本具体实施方式提供的换热装置，通过增设一预热组件，在预热组件中对流体预先进行加热至一预设温度后，再通过传输管道注入换热装置的换热部，解决了因在所述换热装置的换热主体中产生较大温差而导致的误操作问题，避免了热交换装置在产品处理过程中出现停机、报警的现象，在确保产品良率的同时也提高了产品的生产效率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种热交换装置，包括用于流体进行热交换的换热部，其特征在于，还包括预热组件和传输管道，所述预热组件与所述换热部通过所述传输管道连通；流体在所述预热组件中加热到一预设温度后通过所述传输管道流入所述换热部。

2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述预热组件包括容纳腔、加热器、传感器和控制器；所述容纳腔，与所述传输管道连通，用于容纳流体；所述加热器，连接所述控制器，用于对所述容纳腔中的流体进行加热；所述传感器，连接所述控制器，用于检测所述容纳腔中流体的温度。

3.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于，所述加热器为电阻加热器。

4.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于，所述预热组件还包括阀门；所述阀门安装于所述传输管道与所述容纳腔之间、且与所述控制器连接；当所述传感器检测到所述容纳腔中流体的温度达到所述预设温度时，所述控制器控制所述阀门开启。

5.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于，所述预热组件还包括设置器；所述设置器，连接所述控制器，用于用户调整所述预设温度。

6.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于，所述预热组件还包括显示器；所述显示器，连接所述控制器，用于显示所述容纳腔中流体的温度。

7.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，还包括设置于所述传输管道与所述换热部之间的流量控制阀。

8.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，还包括一固定于所述换热部上的支架，所述预热组件连接于所述支架上。

9.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述传输管道采用保温隔热材料制作而成。