TW202336890A

TW202336890A - 冷卻系統

Info

Publication number: TW202336890A
Application number: TW112100971A
Authority: TW
Inventors: 鈴木克彥
Original assignee: 日商東京精密股份有限公司
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2023-01-10
Publication date: 2023-09-16
Also published as: WO2023136010A1; JP2023103830A

Abstract

提供一種低成本及省空間且具有高耐壓性能之冷卻系統。冷卻系統(1)係具備內部循環路徑(C1)和外部循環路徑(C2)及控制裝置(40)。在內部循環路徑(C1)設有冷媒儲罐(17)、內部循環泵(11)及冷凍機(12)。外部循環路徑(C2)具有送出路徑(20)及返回路徑(25)。在送出路徑(20)設有外部循環泵(21)及溫度感測器(23)。返回路徑具有連通路徑，在將返回路徑(25)與冷媒儲罐(17)之間連通的連通路徑設有節流手段(28)。在內部循環路徑(C1)設有開閉控制閥(16)，加壓路徑(30)的一端在內部循環路徑(C1)中連接於比開閉控制閥(16)更靠上游側，而另一端在連通路徑中連接於比節流手段(28)更靠上游側。控制裝置(40)依據溫度感測器(23)的測定結果來控制開閉控制閥(16)之動作。

Description

冷卻系統

本發明係有關一種冷卻系統(chiller system)，特別是有關使冷媒在對形成於晶圓上的複數個晶片進行電氣檢查之檢查裝置中的晶圓搭載台之間循環之冷卻系統。

在半導體的製造工程中，藉由探針器進行形成在晶圓上的晶片的電氣特性之檢查。為縮短該檢查時間及減低成本，近年來，同時進行檢查之晶片數逐漸增大。例如，即使晶片為發熱量小的DRAM(Dynamic Random Access Memory；動態隨機存取記憶體)或快閃記憶體等之情況，當同時進行檢查之晶片數增大時，於檢查時從晶圓整體產生的發熱量會增大。

又，車載用晶片等，晶片被使用於廣泛的用途，為保證即便是因應於其用途之溫度環境，晶片仍正常動作，檢查時之溫度環境的範圍亦擴大。因此，在寬廣的溫度環境下，檢查時之晶片的發熱量會增加。

於是，過去就提案有各種控制探針器中搭載晶圓的搭載台的表面的溫度之技術。例如，專利文獻1揭示用以控制探針器的晶圓夾盤(搭載台)的溫度之冷卻機構(Chiller mechanism)。該冷卻機構具有冷卻路徑和冷卻液冷卻路徑。

冷卻路徑中，保持冷卻液的槽(tank)與晶圓夾盤是透過從槽朝向晶圓夾盤的路徑與從晶圓夾盤朝冷卻劑箱返回的路徑而連接，透過設在冷卻路徑上的泵使冷卻液在冷卻劑箱與晶圓夾盤之間循環，藉以冷卻晶圓夾盤。

就冷卻液冷卻路徑而言，槽與冷卻器是透過從冷卻劑箱朝向冷卻器的路徑及從冷卻器朝冷卻劑箱返回的路徑而連接，藉冷卻器所冷卻之冷卻液係藉由設在冷卻液冷卻路徑上的泵而返回冷卻劑箱。再者，透過藉由設在冷卻液冷卻路徑上的流量調整閥調整循環之冷卻液的量，以調整被保持在冷卻劑箱內之冷卻液的溫度。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2008-311492號公報

[發明欲解決之課題]

在將於高溫下進行電氣檢查之探針器應用在如專利文獻1所記載之技術那樣的冷卻機構之情況，以往，使用具有高沸點之氟系非活性液體來作為冷卻液。

原因在於，當冷卻液的溫度超過沸點時，會有因發生冷卻液的氣穴現象(cavitation)等而無法正常進行溫度控制的問題和因氣穴現象而使循環泵的葉輪(impeller)損傷等問題之虞。

然而，具有高沸點的冷卻液會有因為低溫時黏性上升而使動黏度亦上升的傾向。因此，在低溫領域中因動黏度上升使冷卻液的流量降低，相較於具有低沸點的冷卻液，會有對晶圓搭載台的冷卻作用降低的問題。又，因動黏度上升一併發生使循環泵所需的軸動力上升，亦有增加消耗電力的問題。

基於該等理由而期望一種系統，該系統既可使用具有低沸點的冷卻液以確保在低溫區域下的性能，而且即便是高溫區域亦可在不使冷卻液沸騰下輸送冷卻液。在有關使具有低沸點的冷卻液的沸點上升之手法方面，有專利文獻1所記載之以壓縮空氣等對冷卻機構的路徑施加壓力使冷卻液的沸點上升之方法。

然而，在如專利文獻1所記載之冷卻機構的構成中，難以僅對從特別欲加壓的晶圓搭載台到循環泵的吸入部為止的路徑作局部加壓，因此變得需要藉由冷卻劑箱等對冷卻機構的路徑整體加壓。

在該情況，變得需要提高含有輔助設備(auxiliary equipment)的接液部之相關設備的耐壓性能。為了以更強固的構件來構成使用設備類，與習知相較下，設備之選定的自由度受限、設備大型化。其結果，產生裝置成本上升問題。又，伴隨著設備的大型化，與習知相比，搭載該等設備之冷卻機構本身也會產生佔地面積(footprint)增加的問題。

本發明乃有鑒於此種情事而研創，目的在於提供一種低成本及省空間且具有高耐壓性能之冷卻系統。 [用以解決課題之手段]

為了解決上述課題而提供以下的發明。

第1態樣的冷卻系統，係使冷媒在晶圓搭載台與冷卻單元之間循環，其中具備：內部循環路徑，可使冷媒在冷卻單元的內部循環；外部循環路徑，可使冷媒在冷卻單元與晶圓搭載台之間循環；及控制裝置，控制冷卻單元，在內部循環路徑設有冷媒儲罐、內部循環泵及冷凍機，外部循環路徑具有：送出路徑，從冷卻單元朝向晶圓搭載台；及返回路徑，從晶圓搭載台朝冷卻單元返回，在送出路徑設有外部循環泵、溫度感測器，返回路徑具有連通路徑，將返回路徑與冷媒儲罐之間連通，在連通路徑設有節流手段，限制流入冷媒儲罐之冷媒的流量，在內部循環路徑，於比冷媒儲罐還上游側設有開閉控制閥，具有加壓路徑，用以加壓在返回路徑流動的冷媒，且一端在內部循環路徑中連接於比開閉控制閥更靠上游側，而另一端在連通路徑中連接於比節流手段更靠上游側，控制裝置係依據溫度設定值或溫度感測器的測定結果來控制開閉控制閥之動作。

第2態樣的冷卻系統係如第1態樣，其中控制裝置係在溫度設定值或藉由溫度感測器所測定之溫度為冷媒的沸點，或是從沸點減去既定裕度後的溫度以上之情況，將開閉控制閥堵塞。

第3態樣的冷卻系統係如第2態樣，其中控制裝置，係於溫度設定值或藉由溫度感測器所測定之溫度為冷媒的沸點，或是小於從沸點減去既定裕度後的溫度之情況，將開閉控制閥開放。

第4態樣的冷卻系統係如第2或第3態樣，其中在返回路徑設有壓力感測器，控制裝置係於溫度設定值或藉由溫度感測器所測定之溫度為冷媒的沸點(或，從沸點減去既定裕度後的溫度)以上的情況，依據藉由壓力感測器所測定之壓力來執行對返回路徑之加壓控制。

第5態樣的冷卻系統係如第4態樣，其中控制裝置在加壓控制方面，係依據藉由壓力感測器所測定之壓力來控制內部循環泵的動作。

第6態樣的冷卻系統係如第4或第5態樣，其中節流手段係利用可調整連通路徑的開度之電性驅動閥所構成，控制裝置係依據藉由壓力感測器所測定之壓力來控制電性驅動閥之開度來作為加壓控制。

第7態樣的冷卻系統係如第1至第6態樣中任一態樣，其具有連接路徑，設在內部循環路徑與外部循環路徑之間，且將在內部循環路徑流動的冷媒往外部循環路徑送出，在內部循環路徑與連接路徑之連接位置設有三通閥，控制裝置係依據溫度感測器的測定結果來控制三通閥之動作。

第8態樣的冷卻系統係如第7態樣，其中控制裝置係於藉由溫度感測器所測定之溫度高於既定值之情況，藉由三通閥將連接路徑開放。

第9態樣的冷卻系統係如第8態樣，其中控制裝置係於藉由溫度感測器所測定之溫度低於既定值之情況，藉由三通閥將連接路徑堵塞。

第10態樣的冷卻系統係如第1至第9態樣中任一態樣，其中在送出路徑設有加熱器，控制裝置係依據藉由溫度感測器所測定之溫度，進行利用加熱器將冷媒加熱之控制。 [發明之效果]

根據本發明，可實現低成本及省空間且具有高耐壓性能之冷卻系統。

[用以實施發明的形態]

以下，依照附圖針對本發明之實施形態的冷卻系統作說明。

圖1顯示本實施形態的冷卻系統之概略構成。如圖1所示，本實施形態的冷卻系統1具備：使冷卻晶圓搭載台24的冷媒循環之冷卻單元10；及控制冷卻系統1整體之控制裝置40。

作為冷媒可使用任意的液體，但是動黏度一高時，則循環泵所需的軸動力也會上升，因此冷媒較佳為低溫時具有較低的黏度之液體。更具體言之，冷媒係例如為氟系非活性液體。作為氟系非活性液體，更具體言之，例如，可舉出3M公司製的Novec 7200(在大氣壓下的沸點為76℃)、Solvay Co., Ltd.製的GALDEN135(在大氣壓下的沸點為135℃)。

低溫時具有較低的黏度之冷媒係有低沸點的傾向。此處，所謂的低沸點，例如，指從約70℃到約140℃左右的沸點。相反地，所謂的高沸點，例如指比約150℃還高的沸點。冷卻系統1既可活用在低溫時具有較低黏度的冷媒之優點，又可適當應用於在高溫下進行檢查的探針器。

冷卻系統1中，冷媒路徑係粗分為內部循環路徑C1與外部循環路徑C2。圖1中，內部循環路徑C1以黑色箭頭記號表示，外部循環路徑C2以白色箭頭記號表示。又，箭頭記號的朝向表示冷媒流動的方向。在以下的說明中，以箭頭記號的基端側為冷媒流動的上游側，箭頭記號的前端側為冷媒流動的下游側來作說明。

內部循環路徑C1係於冷卻單元10內部，使冷媒可在冷媒儲罐(refrigerant tank)17與冷凍機12之間循環。外部循環路徑C2使冷媒可在冷卻單元10與晶圓搭載台24之間循環。冷卻系統1被使用於在較高溫下進行檢查的探針器之情況，在外部循環路徑C2中有時冷媒的溫度會有成為接近冷媒沸點的高溫之情形。

以下，就內部循環路徑C1的構成作詳細說明。在內部循環路徑C1設有冷媒儲罐17，內部循環泵11及冷凍機12。冷媒儲罐17係保存冷媒。內部循環泵11係將從冷媒儲罐17所供給之冷媒往冷凍機12送出。冷凍機12係將冷媒冷卻至既定溫度。

在冷凍機12的下游設有三通閥14，從冷凍機12到三通閥14是藉由路徑13而流體連接。從三通閥14到冷媒儲罐17是藉由路徑15進行流體連接，在路徑15上的比冷媒儲罐17還上游側設有開閉控制閥16。開閉控制閥16係由電磁閥和電動閥等之電性驅動閥所構成。再者，從三通閥14到外部循環路徑C2的外部循環泵21的吸入口為止係透過連接路徑19進行流體連接。亦即，連接路徑19係將內部循環路徑C1與外部循環路徑C2之間進行流體連接。

換言之，三通閥14係設在源自內部循環路徑C1的冷凍機12的路徑13和使冷媒返回冷媒儲罐17的路徑15及連接路徑19之連接位置。透過操作(控制)三通閥14，可在將路徑13與連接路徑19作流體連接且將路徑15堵塞的狀態、及將路徑13與路徑15作流體連接且將連接路徑19堵塞的狀態之間作切換。針對三通閥14的控制詳述如後。

其次，就外部循環路徑C2的構成作詳細說明。外部循環路徑C2係粗分為送出路徑20和返回路徑25。送出路徑20係從冷卻單元10朝晶圓搭載台24供給冷媒的路徑。返回路徑25係使冷媒從晶圓搭載台24朝冷卻單元10返回的路徑。

在送出路徑20，從上游側(冷卻單元10側)朝向晶圓搭載台24依序設有外部循環泵21、加熱器22及溫度感測器23。外部循環泵21係將冷媒朝晶圓搭載台24送出。加熱器22係將在送出路徑20流動的冷媒加熱。溫度感測器23係測定在送出路徑20流動的冷媒的溫度。

晶圓搭載台24係內建冷媒流路(未圖示)。冷媒流路的流體連接於送出路徑20和返回路徑25。透過經調整為適當溫度的冷媒在冷媒流路流動，晶圓搭載台24的表面溫度係被控制成適合於利用探針器(檢查裝置)進行檢查之溫度。由於具備冷媒流路的晶圓搭載台24之構成為公知，故省略詳細的說明。通過晶圓搭載台24的冷媒流路之冷媒係經由返回路徑25返回冷卻單元10。

返回路徑25係在冷卻單元10內的分歧點31，分歧成第1分歧路徑29和第2分歧路徑27。第1分歧路徑29係在三通閥14的下游且外部循環泵21的上游與送出路徑20進行流體連接。在第1分歧路徑29上，設有測定返回路徑25內(具體而言為第1分歧路徑29內)的冷媒的壓力之壓力感測器26。

第2分歧路徑27連接於冷媒儲罐17，在第2分歧路徑27上的比冷媒儲罐17還靠上游側設有節流手段28。節流手段28係利用規定第2分歧路徑27內的流路剖面之孔口(節流部)所構成，藉由該孔口(orifice)限制在第2分歧路徑27內流動的冷媒之流量。此外，節流手段28係如後述之變形例，也能以電磁閥和電動閥等之電性驅動閥構成。第2分歧路徑27相當於本發明的「連通路徑」。此外，本發明中，所謂的「連通路徑」不限於第2分歧路徑27，在亦包含經由第2分歧路徑27與冷媒儲罐17連通的第1分歧路徑29及成為第1分歧路徑29及第2分歧路徑27的分歧源的返回路徑25的廣義概念中作使用。

再者，在內部循環路徑C1與外部循環路徑C2之間，設有用以將返回路徑25加壓之加壓路徑30。加壓路徑30的一端(內部循環路徑C1側)係在內部循環路徑C1的路徑15上，更具體言之，位在三通閥14與開閉控制閥16之間(亦即，比開閉控制閥16還靠上游側)。加壓路徑30的另一端(外部循環路徑C2側)係在第2分歧路徑27上，更具體言之，位在節流手段28與分歧點31之間(亦即，比節流手段28還靠上游側)。此外，加壓路徑30的另一端未受限於第2分歧路徑27上，例如，亦可在第1分歧路徑29上。

又，在冷媒儲罐17設有過濾器18。依冷媒的特性，會有當成為沸點以上時，外部循環路徑C2內的冷媒因熱分解而產生酸等之有害物質的情形。於是，在本實施形態的冷卻系統1設有將在冷媒內產生之有害物質吸附之過濾器18。該過濾器18較理想為設置在不易暴露於高溫的位置。具體言之，例如，過濾器18設在冷媒儲罐17的內部(參照圖1)。然而，該例示並無限定過濾器18的位置之意思。

冷卻系統1中，在使用低沸點的冷媒的情況，有必要抑制冷媒的氣穴現象。本實施形態中，後述之控制裝置40依據溫度感測器23及壓力感測器26的測定結果，透過進行冷卻系統1的各部(三通閥14、加熱器22、開閉控制閥16、內部循環泵11)之控制，可藉由加壓路徑30將外部循環路徑C2中的返回路徑25局部加壓，既可抑制冷媒的氣穴現象，又能使冷卻系統1良好地運轉。藉此，在不會招致為提高耐壓性能所需的成本及裝置的大型化之下，可實現一種既能使用具低沸點的冷媒並確保在低溫區域的性能，又可在即便是高溫區域亦不使冷媒沸騰下運送冷媒之系統。

其次，使用圖2針對控制裝置40之功能構成作說明。如圖2所示，控制裝置40具備主控制部43、溫度控制部41及壓力控制部42。主控制部43係統籌控制冷卻系統1的各部。

溫度控制部41係依據藉由溫度感測器23所測定之外部循環路徑C2的送出路徑20內的冷媒的溫度，以外部循環路徑C2內的冷媒具有既定範圍內的溫度之方式，控制三通閥14的切換及加熱器22的加熱。

壓力控制部42係依據藉由溫度感測器23所測定之外部循環路徑C2的送出路徑20內的冷媒的溫度，控制開閉控制閥16的開閉。再者，壓力控制部42係依據藉由壓力感測器26所測定之外部循環路徑C2的返回路徑25(第1分歧路徑29)內的壓力，控制內部循環泵11的動作(旋轉數)。藉此，壓力控制部42係以抑制冷媒的氣穴現象之方式控制外部循環路徑C2的返回路徑25內的壓力。

構成控制裝置40的各部(主控制部43、溫度控制部41及壓力控制部42)，例如，藉由個人電腦、工作站、PLC(Programmable Logic Controller；可程式邏輯控制器)等來實現。控制裝置40包含有控制構成冷卻系統1的各裝置之動作的CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)、ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)、保存控制程式的儲存裝置(例如，HDD(Hard Disk Drive；硬式磁碟機)或SSD(Solid State Drive；固態硬碟)等)及可作為CPU的作業領域使用的SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory；同步動態隨機存取記憶體)。

再者，控制裝置40係藉由操作部(未圖示)受理操作者的操作輸入，將因應於操作輸入的控制信號傳送到構成冷卻系統1的各部而控制各裝置的動作。操作部，例如，包含鍵盤、滑鼠或觸控板等。

其次，使用圖3，針對冷卻系統1的控制方法作說明。首先，控制裝置40使用溫度感測器23測定在送出路徑20流動的冷媒的溫度(步驟S10)。此處，以溫度感測器23所測定之溫度呈現與供給到晶圓搭載台24之冷媒的溫度大致(實質上)相等的溫度。接著，控制裝置40的溫度控制部41判定在步驟S10中所測定之冷媒的溫度是否大於既定值(步驟S12)。

在冷媒的溫度大於既定值的情況(步驟S12：是)，溫度控制部41係驅動三通閥14，使冷凍機12側的路徑13與連接路徑19連通，將冷媒儲罐17側的路徑15堵塞(步驟S14)。亦即，溫度控制部41係藉由三通閥14將連接路徑19開放。之後，處理進到步驟S22。

在內部循環路徑C1中，被冷凍機12所冷卻且保持成一定的低溫之冷媒循環著。在步驟S10所測定之冷媒的溫度大於既定值(設定值)的情況，有必要降低在外部循環路徑C2流動的冷媒的溫度。溫度控制部41係藉由三通閥14使冷凍機12側的路徑13與連接路徑19連通，將冷媒儲罐17側的路徑15堵塞。藉此，使在內部循環路徑C1流動的低溫的冷媒，與在外部循環路徑C2流動的高溫的冷媒混合，使在外部循環路徑C2流動的冷媒的溫度降低。

在三通閥14中之內部循環路徑C1流動的低溫的冷媒，與在外部循環路徑C2流動的高溫的冷媒之混合比率，係因應在步驟S10所測定之冷媒的溫度適當地被溫度控制部41所設定。

另一方面，在步驟S10所測定之冷媒的溫度為既定值以下之情況(步驟S12：否)，因為無需降低冷媒的溫度，所以溫度控制部41係藉由三通閥14使冷凍機12側的路徑13與冷媒儲罐17側的路徑15連通，將連接路徑19堵塞(步驟S16)。藉此，在內部循環路徑C1流動的低溫的冷媒不會經由連接路徑19流進外部循環路徑C2。在冷卻系統1運轉中，溫度控制部41被饋入藉由溫度感測器23所測定之冷媒的溫度，據此，溫度控制部41係繼續控制三通閥14。

在步驟S16之後，溫度控制部41係透過判定在步驟S10所測定之冷媒的溫度是否在既定的範圍內，決定是否應將冷媒加熱(步驟S18)。在冷媒的溫度未在既定的溫度範圍內之情況(步驟S18：是)，由於在外部循環路徑C2中之冷媒的溫度過低故需將冷媒加熱。於是，溫度控制部41使用加熱器22將冷媒加熱(步驟S20)，進到步驟S22。另一方面，在冷媒的溫度為既定的溫度範圍內的情況(步驟S18：否)，由於無需將在外部循環路徑C2中之冷媒的溫度的加熱，故在未進行步驟S20的處理(利用加熱器22加熱冷媒)之下進到步驟S22。

接著，在步驟S22中，控制裝置40的壓力控制部42係判定冷媒的溫度或冷媒的設定溫度是否為在外部循環路徑C2的環境下之冷媒的沸點以上。在該判定所使用的冷媒的溫度宜為在即將進行步驟S22前以溫度感測器23所測定之冷媒的溫度。此外，亦可使用在步驟S10所測定之冷媒的溫度。在冷媒的溫度或冷媒的設定溫度為冷媒的沸點以上之情況(步驟S22：是)，壓力控制部42係將開閉控制閥16堵塞(步驟S24)。藉此，在內部循環路徑C1流動的冷媒係經由加壓路徑30流入第2分歧路徑27側，因為藉由節流手段28限制朝向冷媒儲罐17之冷媒的流量，所以外部循環路徑C2的返回路徑25內的壓力上升。

此處，在開閉控制閥16堵塞中的情況(步驟S24)，由於第2分歧路徑27因節流手段28而狹窄，故從內部循環路徑C1側對晶圓搭載台24到外部循環泵21的吸入口為止的路徑(亦即，返回路徑20)運送冷媒所需的壓入壓亦上升。

於是，壓力控制部42係透過依據設在第1分歧路徑29的壓力感測器26所測定之壓力而提高內部循環泵11的驅動旋轉數，使經由加壓路徑30進行之內部循環泵11的壓入壓上升(步驟S26)。此外，內部循環泵11較佳為利用變流(inverter)驅動泵所構成。

透過藉由節流手段28使朝向冷媒儲罐17之冷媒的路徑(第2分歧路徑27)的一部分變窄，及使內部循環泵11的壓入壓上升，可使外部循環路徑C2的返回路徑25內之壓力上升到冷媒的蒸氣壓以上。藉此，既可抑制冷媒的氣穴現象，又可使冷媒在外部循環路徑C2內良好地循環。

此外，從晶圓搭載台24內的冷媒流路的出口到外部循環泵21的吸入口為止的路徑(亦即，返回路徑25)因為壓力容易降低，所以進行上述那樣的壓力控制，因為施加有外部循環泵21的吐出壓力，所以送出路徑20一開始為加壓狀態。因此，未針對送出路徑20設置特別用以防止壓力降低的機構。

另一方面，在冷媒的溫度或冷媒的設定溫度小於冷媒的沸點之情況(步驟S22：否)，控制裝置40係將開閉控制閥16釋放(步驟S28)。藉此，因為在內部循環路徑C1流動的冷媒係經過供開閉控制閥16設置的路徑25而流入冷媒儲罐17，所以未進行利用內部循環泵11的壓入壓而朝向從晶圓搭載台24到外部循環泵21的吸入口為止的路徑之範圍內(亦即，外部循環路徑C2的返回路徑25內)的加壓。而且，透過因未進行利用內部循環泵11的壓入壓之加壓，能獲得更大晶圓搭載台24內的冷媒流路的入口與出口之間的壓力差，因在晶圓搭載台24內的冷媒流路流動的冷媒的流量的增加而可大大獲得對晶圓搭載台24的冷卻作用。

控制裝置40係於冷卻系統1的運轉中，反覆步驟S10至步驟S28的處理(步驟S30)。藉此，既可抑制冷媒的氣穴現象，又可使冷卻系統1良好地運轉。

本實施形態中，已針對壓力控制部42為了對開閉控制閥16作開閉而依據冷媒的溫度或冷媒的設定溫度是否為冷媒的沸點以上作判斷之情況作了說明。但是，為使外部循環泵21確實不引起氣穴現象，有必要加壓到冷媒的飽和蒸氣壓以上，再者，有必要亦考慮在外部循環泵21的吸入部之減壓。因此，亦可依據冷媒的溫度或冷媒的設定溫度是否為從冷媒的沸點減去經考慮該等的壓力變動之既定裕度(margin)的值以上，來判斷開閉控制閥16的開閉。

[效果] 如同以上所說明，根據本實施形態的冷卻系統1，透過依據設在外部循環路徑C1之溫度感測器23的測定結果，控制設在內部循環路徑C1之開閉控制閥16的動作，成為可藉由加壓路徑30對外部循環路徑C2的一部分(返回路徑25)進行局部加壓，既可抑制冷媒的氣穴現象，又能使冷卻系統1良好地運轉。藉此，在不會招致為提高耐壓性能所需的成本及裝置的大型化之下，可實現一種既能使用具低沸點的冷媒並確保在低溫區域的性能，又可在即便是高溫區域亦不使冷媒沸騰下運送冷媒之系統。其結果，可實現低成本及省空間且具有高耐壓性能之冷卻系統。

具體言之，在冷媒的設定溫度或藉由溫度感測器23所測定之溫度為冷媒的沸點以上之情況，透過將開閉控制閥16堵塞(close)，藉由加壓路徑30進行利用內部循環泵11的壓入壓而朝向從晶圓搭載台24到外部循環泵21的吸入口為止的路徑之範圍內(亦即，外部循環路徑C2的返回路徑25內)的加壓。又，透過依據設在外部循環路徑C1的壓力感測器26的測定結果來提高內部循環泵11的驅動旋轉數，使內部循環泵11的壓入壓上升。藉此，使外部循環路徑C2的返回路徑25內的壓力上升，可抑制冷媒的氣穴現象。

另一方面，在冷媒的設定溫度或藉由溫度感測器23所測定之溫度小於冷媒的沸點之情況，透過將開閉控制閥16開放(open)，因為在內部循環路徑C1流動的冷媒，可經過設有開閉控制閥16的路徑25流入冷媒儲罐17，所以不會進行利用內部循環泵11的壓入壓之加壓。因此，藉由可獲得更大的晶圓搭載台24內的冷媒流路的入口與出口之間的壓力差，因在晶圓搭載台24內的冷媒流路流動的冷媒的流量增加而可大大獲得對晶圓搭載台24的冷卻作用。

又，根據本實施形態的冷卻系統1，透過依據設在外部循環路徑C1的溫度感測器23的測定結果，藉由三通閥14對將連接內部循環路徑C1與外部循環路徑C2之間的連接路徑19進行開放或堵塞，使在內部循環路徑C1流動的冷溫的冷媒在內部循環路徑C1內循環，流入外部循環路徑C2。藉此，可將在外部循環路徑C2流動的冷媒的溫度控制在既定的範圍內。

[變形例] 上述實施形態中，就使內部循環泵11的壓入壓上升的方法而言，顯示了壓力控制部42依據藉由壓力感測器26所測定之壓力來控制內部循環泵11的驅動旋轉數之情況，但不受此所限，例如，亦可作成將節流手段28以可調整第2分歧路徑27的開度之電性驅動閥(電磁閥、電動閥等)來構成，依據藉由壓力感測器26所測定之壓力來控制電性驅動閥的開度。

又，就使內部循環泵11的壓入壓上升的方法而言，亦可作成將依據藉由壓力感測器26所測定之壓力來控制內部循環泵11的驅動旋轉數的方式，及控制構成節流手段28的電性驅動閥之開度的方式兩者併用。

以上，已就本發明實施形態作了說明，但本發明未受限於以上的例子，在未悖離本發明要旨之範圍下，當然亦可進行各種的改良或變形。

1:冷卻系統 10:冷卻單元 11:內部循環泵 12:冷凍機 13,15:路徑 14:三通閥 16:開閉控制閥 17:冷媒儲罐 18:過濾器 19:連接路徑 20:送出路徑 21:外部循環泵 22:加熱器 23:溫度感測器 24:晶圓搭載台 25:返回路徑 26:壓力感測器 27:第2分歧路徑 28:節流手段 29:第1分歧路徑 30:加壓路徑 31:分歧點 40:控制裝置 C1:內部循環路徑 C2:外部循環路徑

圖1係本實施形態的冷卻系統之概略構成圖。圖2係控制裝置之功能方塊圖。圖3係顯示冷卻系統的控制方法之流程圖。

1:冷卻系統

10:冷卻單元

11:內部循環泵

12:冷凍機

13,15:路徑

14:三通閥

16:開閉控制閥

17:冷媒儲罐

18:過濾器

19:連接路徑

20:送出路徑

21:外部循環泵

22:加熱器

23:溫度感測器

24:晶圓搭載台

25:返回路徑

26:壓力感測器

27:第2分歧路徑

28:節流手段

29:第1分歧路徑

30:加壓路徑

31:分歧點

40:控制裝置

C1:內部循環路徑

C2:外部循環路徑

Claims

一種冷卻系統，係使冷媒在晶圓搭載台與冷卻單元之間循環，該冷卻系統具備：內部循環路徑，可使前述冷媒在前述冷卻單元的內部循環；外部循環路徑，可使前述冷媒在前述冷卻單元與前述晶圓搭載台之間循環；及控制裝置，控制前述冷卻單元；在前述內部循環路徑設有冷媒儲罐、內部循環泵及冷凍機，前述外部循環路徑具有：送出路徑，從前述冷卻單元朝向前述晶圓搭載台；及返回路徑，從前述晶圓搭載台朝前述冷卻單元返回，在前述送出路徑設有外部循環泵、和溫度感測器，前述返回路徑具有連通路徑，其將前述返回路徑與前述冷媒儲罐之間連通，在前述連通路徑設有節流手段，其限制流入前述冷媒儲罐之前述冷媒的流量，在前述內部循環路徑，於比前述冷媒儲罐還上游側設有開閉控制閥，具有加壓路徑，其用以加壓在前述返回路徑流動的前述冷媒，且一端在前述內部循環路徑中連接於比前述開閉控制閥更靠上游側，而另一端在前述連通路徑中連接於比前述節流手段更靠上游側，前述控制裝置係依據溫度設定值或前述溫度感測器的測定結果來控制前述開閉控制閥之動作。
如請求項1之冷卻系統，其中前述控制裝置，係於前述溫度設定值或藉由前述溫度感測器所測定之溫度為前述冷媒的沸點、或是從沸點減去既定裕度後的溫度以上之情況，將前述開閉控制閥堵塞。
如請求項2之冷卻系統，其中前述控制裝置，係於前述溫度設定值或藉由前述溫度感測器所測定之溫度為前述冷媒的沸點、或是小於從沸點減去既定裕度後的溫度之情況，將前述開閉控制閥開放。
如請求項2或3之冷卻系統，其中在前述返回路徑，設有壓力感測器，前述控制裝置，係於前述溫度設定值或藉由前述溫度感測器所測定之溫度為前述冷媒的沸點以上之情況，依據藉由前述壓力感測器所測定之壓力來執行對前述返回路徑之加壓控制。
如請求項4之冷卻系統，其中前述控制裝置在前述加壓控制方面，係依據藉由前述壓力感測器所測定之壓力來控制前述內部循環泵的動作。
如請求項4或5之冷卻系統，其中前述節流手段係利用可調整前述連通路徑的開度之電性驅動閥所構成，前述控制裝置在前述加壓控制方面，係依據藉由前述壓力感測器所測定之壓力來控制前述電性驅動閥之開度。
如請求項1至6中任一項之冷卻系統，其具有連接路徑，該連接路徑設在前述內部循環路徑與前述外部循環路徑之間，且將在前述內部循環路徑流動的前述冷媒往前述外部循環路徑送出，在前述內部循環路徑與前述連接路徑之連接位置設有三通閥，前述控制裝置係依據前述溫度感測器的測定結果來控制前述三通閥之動作。