本發(fā)明涉及半導(dǎo)體溫控，尤其涉及一種半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展及廣泛應(yīng)用極大推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，成為國(guó)家重點(diǎn)支持的行業(yè)。隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的不斷發(fā)展，用于半導(dǎo)體制造過(guò)程中精確控制反應(yīng)室溫度的變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，是半導(dǎo)體制造過(guò)程中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造、測(cè)試等領(lǐng)域。變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)是一種自平衡循環(huán)裝置，主要由換熱器、循環(huán)泵、壓縮機(jī)和控制系統(tǒng)組成，能夠不間斷的提供溫度可控的低溫介質(zhì)。保障了半導(dǎo)體制造中的刻蝕、離子注入、擴(kuò)散、薄膜沉積、化學(xué)機(jī)械拋光等環(huán)節(jié)的工藝加工溫度。

2、目前市場(chǎng)中的變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)普遍存在溫區(qū)偏窄、制冷量偏小、控溫精度較差、設(shè)備使用壽命短、操作難度大等問(wèn)題，對(duì)半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中所需的變溫循環(huán)溫控性能帶來(lái)一定的局限性，對(duì)高低溫的適用性方面支持能力較弱。因此設(shè)計(jì)一種溫度寬廣、制冷量大、控溫精度高、壽命長(zhǎng)、操作簡(jiǎn)單的變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域具有重大的意義。

3、在實(shí)際工作過(guò)程中，溫控系統(tǒng)通常包括制冷單元和分配單元，由于半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備較大，制冷單元和分配單元距離較遠(yuǎn)，使得制冷單元的制冷機(jī)提供的冷量經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)輸送管路到達(dá)分配單元，然后才能提供給靶盤，導(dǎo)致到達(dá)靶盤的冷量難以滿足溫度要求，進(jìn)而導(dǎo)致控溫精度差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決背景技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)。

2、本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，包括：低溫冷源單元和低溫分配單元；

3、低溫分配單元包括分配閥箱和第二真空泵，第二真空泵用于對(duì)分配閥箱抽真空，分配閥箱上設(shè)有與靶盤連接的冷量出口和回?zé)徇M(jìn)口以及與冷源閥箱連接的第二冷量進(jìn)口和第二回?zé)岢隹?，分配閥箱內(nèi)設(shè)有低溫節(jié)流閥、二級(jí)預(yù)冷管路和三級(jí)預(yù)冷管路，低溫節(jié)流閥位于所述冷量出口與第二冷量進(jìn)口之間的管路上，二級(jí)預(yù)冷管路兩端分別連接低溫節(jié)流閥上游管路和所述回?zé)徇M(jìn)口和第二回?zé)岢隹谥g的管路，二級(jí)預(yù)冷管路上設(shè)有二級(jí)低溫開關(guān)閥v16，三級(jí)預(yù)冷管路兩端分別連接低溫節(jié)流閥下游管路和所述回?zé)徇M(jìn)口和第二回?zé)岢隹谥g的管路，三級(jí)預(yù)冷管路上設(shè)有三級(jí)低溫開關(guān)閥。

4、優(yōu)選地，低溫冷源單元包括冷源閥箱、制冷機(jī)、循環(huán)泵和第一真空泵，第一真空泵用于對(duì)冷源閥箱抽真空，冷源閥箱上設(shè)有分別與制冷機(jī)輸入端和輸出端連接的第一回?zé)岢隹诤偷谝焕淞窟M(jìn)口，冷源閥箱內(nèi)設(shè)有回?zé)崞?、第一出口開關(guān)閥v13和第一進(jìn)口開關(guān)閥v14，第一出口開關(guān)閥v13與第一冷量進(jìn)口連接，第一回?zé)岢隹谝来芜B接回?zé)崞鞯母邷赝ǖ?、循環(huán)泵、回?zé)崞鞯牡蜏赝ǖ篮偷谝贿M(jìn)口開關(guān)閥v14，冷源閥箱內(nèi)還設(shè)有一級(jí)預(yù)冷管路，一級(jí)預(yù)冷管路兩端分別連接第一出口開關(guān)閥v13上游管路和第一出口開關(guān)閥v13下游管路，一級(jí)預(yù)冷管路上設(shè)有一級(jí)低溫開關(guān)閥v15。

5、優(yōu)選地，在一級(jí)預(yù)冷過(guò)程中，關(guān)閉第一出口開關(guān)閥v13和第一進(jìn)口開關(guān)閥v14且打開一級(jí)低溫開關(guān)閥v15，制冷機(jī)輸出端輸出的工質(zhì)依次經(jīng)過(guò)一級(jí)預(yù)冷管路、回?zé)崞鞯牡蜏赝ǖ馈⒀h(huán)泵、回?zé)崞鞯母邷赝ǖ篮蠓祷刂评錂C(jī)的輸入端。

6、優(yōu)選地，在二級(jí)預(yù)冷過(guò)程中，關(guān)閉一級(jí)低溫開關(guān)閥v15，且打開第一出口開關(guān)閥v13、第一進(jìn)口開關(guān)閥v14和二級(jí)低溫開關(guān)閥v16，制冷機(jī)輸出端輸出的工質(zhì)依次經(jīng)過(guò)第一出口開關(guān)閥v13、二級(jí)預(yù)冷管路、第一進(jìn)口開關(guān)閥v14、回?zé)崞鞯牡蜏赝ǖ?、循環(huán)泵、回?zé)崞鞯母邷赝ǖ篮蠓祷刂评錂C(jī)的輸入端。

7、優(yōu)選地，三級(jí)預(yù)冷管路上設(shè)有三級(jí)低溫開關(guān)閥v17，在三級(jí)預(yù)冷過(guò)程中，關(guān)閉二級(jí)低溫開關(guān)閥v16，且打開三級(jí)低溫開關(guān)閥v17，制冷機(jī)輸出端輸出的工質(zhì)依次經(jīng)過(guò)第一出口開關(guān)閥v13、低溫節(jié)流閥、三級(jí)預(yù)冷管路、第一進(jìn)口開關(guān)閥v14、回?zé)崞鞯牡蜏赝ǖ馈⒀h(huán)泵、回?zé)崞鞯母邷赝ǖ篮蠓祷刂评錂C(jī)的輸入端。

8、優(yōu)選地，低溫節(jié)流閥和三級(jí)低溫開關(guān)閥v17之間的管路上設(shè)有第三溫度傳感器。

9、優(yōu)選地，所述第二冷量進(jìn)口與低溫節(jié)流閥之間的管路上設(shè)有第一溫度傳感器。

10、優(yōu)選地，低溫分配單元還包括工作靶盤控溫模塊和待機(jī)靶盤控溫模塊；

11、分配閥箱上設(shè)有與工作靶盤連接的工作冷量出口和工作回?zé)徇M(jìn)口以及與待機(jī)靶盤連接的待機(jī)冷量出口和待機(jī)工作回?zé)徇M(jìn)口，工作靶盤控溫模塊包括工作低溫節(jié)流閥、工作冷量輸出管路和工作回?zé)峁苈罚龣C(jī)靶盤控溫模塊包括待機(jī)低溫節(jié)流閥、待機(jī)冷量輸出管路和待機(jī)回?zé)峁苈罚?/p>

12、工作低溫節(jié)流閥和待機(jī)低溫節(jié)流閥并聯(lián)在二級(jí)預(yù)冷管路和三級(jí)預(yù)冷管路靠近第二冷量進(jìn)口一端之間，工作冷量管路兩端分別連接三級(jí)預(yù)冷管路靠近第二冷量進(jìn)口一端和工作冷量出口，待機(jī)冷量管路兩端分別連接三級(jí)預(yù)冷管路靠近第二冷量進(jìn)口一端和待機(jī)冷量出口，工作回?zé)峁苈穬啥朔謩e連接三級(jí)預(yù)冷管路遠(yuǎn)離第二冷量進(jìn)口一端和工作回?zé)徇M(jìn)口，待機(jī)回?zé)峁苈穬啥朔謩e連接三級(jí)預(yù)冷管路遠(yuǎn)離第二冷量進(jìn)口一端和待機(jī)回?zé)徇M(jìn)口。

13、優(yōu)選地，冷源閥箱內(nèi)設(shè)有兩個(gè)串聯(lián)布置的回?zé)崞鳌?/p>

14、優(yōu)選地，低溫冷源單元還包括常溫管路和低溫管路，低溫管路兩端分別連接循環(huán)泵的輸出端和回?zé)崞鞯母邷赝ǖ廊肟?，低溫管路上設(shè)有低溫流量控制器，常溫管路兩端分別連接循環(huán)泵的輸出端和制冷機(jī)的輸出端，常溫管路上設(shè)有常溫流量控制器。

15、本發(fā)明中，所提出的半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，采用回?zé)衢]式循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將冷源單元和分配單元的主要管路分別放置在閥箱內(nèi)，并對(duì)閥箱內(nèi)部進(jìn)行抽空使其形成真空環(huán)境，降低管路內(nèi)部殘余氣體分子的對(duì)流換熱，減少低溫工質(zhì)的漏熱，保證氮?dú)獾幕貧獾蜏販囟?，從而最大限度?shí)現(xiàn)冷量回收和節(jié)能利用；在分配閥箱內(nèi)設(shè)置節(jié)流閥，通過(guò)減壓的方式有效將分配閥箱內(nèi)的溫度進(jìn)一步降低，有效擴(kuò)大了系統(tǒng)應(yīng)用溫區(qū)；同時(shí)，在冷源閥箱和分配閥箱內(nèi)設(shè)置了三級(jí)預(yù)冷管路，在系統(tǒng)運(yùn)行初期對(duì)冷源閥箱、分配閥箱和節(jié)流閥進(jìn)行分級(jí)預(yù)冷，保證半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中低溫注入效率。

技術(shù)特征：

1.一種半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，包括：低溫冷源單元和低溫分配單元，其特征在于，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，其特征在于，低溫冷源單元包括冷源閥箱（1）、制冷機(jī)（2）、循環(huán)泵（3）和第一真空泵（4），第一真空泵（4）用于對(duì)冷源閥箱（1）抽真空，冷源閥箱（1）上設(shè)有分別與制冷機(jī)（2）輸入端和輸出端連接的第一回?zé)岢隹诤偷谝焕淞窟M(jìn)口，冷源閥箱（1）內(nèi)設(shè)有回?zé)崞?、第一出口開關(guān)閥v13和第一進(jìn)口開關(guān)閥v14，第一出口開關(guān)閥v13與第一冷量進(jìn)口連接，第一回?zé)岢隹谝来芜B接回?zé)崞鞯母邷赝ǖ?、循環(huán)泵（3）、回?zé)崞鞯牡蜏赝ǖ篮偷谝贿M(jìn)口開關(guān)閥v14，冷源閥箱（1）內(nèi)還設(shè)有一級(jí)預(yù)冷管路（11），一級(jí)預(yù)冷管路（11）兩端分別連接第一出口開關(guān)閥v13上游管路和第一出口開關(guān)閥v13下游管路。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，其特征在于，一級(jí)預(yù)冷管路（11）上設(shè)有一級(jí)低溫開關(guān)閥v15；在一級(jí)預(yù)冷過(guò)程中，關(guān)閉第一出口開關(guān)閥v13和第一進(jìn)口開關(guān)閥v14且打開一級(jí)低溫開關(guān)閥v15，制冷機(jī)（2）輸出端輸出的工質(zhì)依次經(jīng)過(guò)一級(jí)預(yù)冷管路（11）、回?zé)崞鞯牡蜏赝ǖ?、循環(huán)泵（3）、回?zé)崞鞯母邷赝ǖ篮蠓祷刂评錂C(jī)（2）的輸入端。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，其特征在于，二級(jí)預(yù)冷管路（12）上設(shè)有二級(jí)低溫開關(guān)閥v16；在二級(jí)預(yù)冷過(guò)程中，關(guān)閉一級(jí)低溫開關(guān)閥v15，且打開第一出口開關(guān)閥v13、第一進(jìn)口開關(guān)閥v14和二級(jí)低溫開關(guān)閥v16，制冷機(jī)（2）輸出端輸出的工質(zhì)依次經(jīng)過(guò)第一出口開關(guān)閥v13、二級(jí)預(yù)冷管路（12）、第一進(jìn)口開關(guān)閥v14、回?zé)崞鞯牡蜏赝ǖ?、循環(huán)泵（3）、回?zé)崞鞯母邷赝ǖ篮蠓祷刂评錂C(jī)（2）的輸入端。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，其特征在于，三級(jí)預(yù)冷管路（13）上設(shè)有三級(jí)低溫開關(guān)閥v17，在三級(jí)預(yù)冷過(guò)程中，關(guān)閉二級(jí)低溫開關(guān)閥v16，且打開三級(jí)低溫開關(guān)閥v17，制冷機(jī)（2）輸出端輸出的工質(zhì)依次經(jīng)過(guò)第一出口開關(guān)閥v13、低溫節(jié)流閥（7）、三級(jí)預(yù)冷管路（13）、第一進(jìn)口開關(guān)閥v14、回?zé)崞鞯牡蜏赝ǖ?、循環(huán)泵（3）、回?zé)崞鞯母邷赝ǖ篮蠓祷刂评錂C(jī)（2）的輸入端。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，其特征在于，三級(jí)預(yù)冷管路（13）上設(shè)有三級(jí)低溫開關(guān)閥，低溫節(jié)流閥（7）和三級(jí)低溫開關(guān)閥之間的管路上設(shè)有第三溫度傳感器。

7.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述第二冷量進(jìn)口與低溫節(jié)流閥（7）之間的管路上設(shè)有第一溫度傳感器。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，其特征在于，低溫分配單元還包括工作靶盤控溫模塊和待機(jī)靶盤控溫模塊；

9.根據(jù)權(quán)利要求2或8所述的半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，其特征在于，冷源閥箱內(nèi)設(shè)有兩個(gè)串聯(lián)布置的回?zé)崞鳌?/p>

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，其特征在于，低溫冷源單元還包括常溫管路和低溫管路，低溫管路兩端分別連接循環(huán)泵（3）的輸出端和回?zé)崞鞯母邷赝ǖ廊肟?，低溫管路上設(shè)有低溫流量控制器（21），常溫管路兩端分別連接循環(huán)泵（3）的輸出端和制冷機(jī)（2）的輸出端，常溫管路上設(shè)有常溫流量控制器（22）。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體用寬溫區(qū)變溫循環(huán)溫控系統(tǒng)，采用回?zé)衢]式循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將冷源單元和分配單元的主要管路分別放置在閥箱內(nèi)，并對(duì)閥箱內(nèi)部進(jìn)行抽空使其形成真空環(huán)境，降低管路內(nèi)部殘余氣體分子的對(duì)流換熱，減少低溫工質(zhì)的漏熱，保證氮?dú)獾幕貧獾蜏販囟龋瑥亩畲笙薅葘?shí)現(xiàn)冷量回收和節(jié)能利用；在分配閥箱內(nèi)設(shè)置節(jié)流閥，通過(guò)減壓的方式有效將分配閥箱內(nèi)的溫度進(jìn)一步降低，有效擴(kuò)大了系統(tǒng)應(yīng)用溫區(qū)；同時(shí)，在冷源閥箱和分配閥箱內(nèi)設(shè)置了三級(jí)預(yù)冷管路，在系統(tǒng)運(yùn)行初期對(duì)冷源閥箱、分配閥箱和節(jié)流閥進(jìn)行分級(jí)預(yù)冷，保證半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中低溫注入效率。

技術(shù)研發(fā)人員：尹國(guó)慶,王沛,滕健,郭繼晨,周家屹,任琪琛,胡居利,丁懷況,章學(xué)華,盧毛磊,李陽(yáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽萬(wàn)瑞冷電科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15