半导体温控设备及温控方法与流程

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种半导体温控设备及温控方法。

背景技术：

1、随着先进工艺制程的发展，越先进的制程要求刻蚀深宽比越大，高深宽比蚀刻需引入低温蚀刻技术来满足工艺需求，应用于先进制程的半导体专用温控设备应能够提供足够低的温度区间。

2、部分工艺中对于温控设备的温度需求从-60℃、-70℃变化到-100℃、-110℃，温控设备在满足低温的同时，也需要较强的制冷能力，设备在满足宽温区范围、较高的空载负载温控精度、快速升降温等不同应用工况的使用条件下，还需要保证长期运行的可靠性，从而保证制程良率的提升，然而现有半导体温控设备在低温工况下的制冷能力不佳。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种半导体温控设备，用于解决现有半导体温控设备低温工况下制冷能力不佳的技术缺陷。

2、本发明还提出一种用于半导体温控设备的温控方法。

3、根据本发明第一方面实施例的半导体温控设备，包括：

4、制冷装置，包括依次设置的高温级制冷系统、中温级制冷系统和低温级制冷系统；所述高温级制冷系统和所述中温级制冷系统的至少其中一个设置有回热器组件，所述低温级制冷系统设置有经济器；

5、循环装置，所述循环装置与所述低温级制冷系统之间通过换热器进行换热；

6、控制装置，连接所述制冷装置和所述循环装置。

7、根据本发明实施例的半导体温控设备，所述回热器组件包括第一回热器和第二回热器，所述高温级制冷系统包括依次设置的第一压缩机、冷凝器和第一蒸发冷凝器，所述第一压缩机和所述第一蒸发冷凝器之间设置有所述第一回热器；

8、所述中温级制冷系统包括依次设置的第二压缩机和第二蒸发冷凝器，所述第二压缩机和所述第二蒸发冷凝器之间设置有所述第二回热器；所述中温级制冷系统通过所述第一蒸发冷凝器与所述高温级制冷系统换热；

9、所述低温级制冷系统包括依次设置的第三压缩机和所述换热器，所述第三压缩机和所述换热器之间设置有所述经济器。

10、根据本发明实施例的半导体温控设备，所述高温级制冷系统设置有第一主路、第一冷旁通路和第一热旁通路，所述第一回热器设置于所述第一主路，且所述第一回热器与所述第一冷凝蒸发器之间设置有第一电子膨胀阀；

11、所述中温级制冷系统设置有第二主路、第二冷旁通路和第二热旁通路，所述第二回热器设置于所述第二主路，且所述第二回热器与所述第二冷凝蒸发器之间设置有第二电子膨胀阀；

12、所述低温级制冷系统设置有第三主路、第三冷旁通路和第三热旁通路，所述经济器设置于所述第三主路，且所述经济器与所述换热器之间设置有第三电子膨胀阀。

13、根据本发明实施例的半导体温控设备，所述第一主路、所述第一冷旁通路和所述第一热旁通路的至少其中一个设置有热力膨胀阀；

14、所述第二主路、所述第二冷旁通路和所述第二热旁通路的至少其中一个设置有所述热力膨胀阀；

15、所述第三主路、所述第三冷旁通路和所述第三热旁通路的至少其中一个设置有所述热力膨胀阀。

16、根据本发明实施例的半导体温控设备，所述第一热力膨胀阀和所述第三热力膨胀阀的感应端设置于所述第一回热器的出口和所述第一压缩机之间；所述第二热力膨胀阀的感应端设置于所述第一蒸发冷凝器的出口和所述第一回热器之间；

17、所述第四热力膨胀阀和所述第六热力膨胀阀的感应端设置于所述换热器的出口和所述第三压缩机之间；所述第五热力膨胀阀的感应端设置于所述经济器的出口与所述第三压缩机之间。

18、根据本发明实施例的半导体温控设备，所述第三热力膨胀阀的感应端设置于所述第一热力膨胀阀靠近所述第一压缩机的一端；

19、所述第四热力膨胀阀的感应端设置于所述第五热力膨胀阀的感应端靠近所述第三压缩机的一端。

20、根据本发明实施例的半导体温控设备，所述循环系统包括：

21、循环液箱，与所述换热器连接；

22、循环泵，设置于所述循环液箱，用于使所述循环液箱的循环液循环流动；

23、加热器，设置于所述循环液箱，用于对循环液进行加热。

24、本发明第二方面的实施例，提供一种用于半导体温控设备的温控方法，所述方法包括：

25、获取循环系统的出口实际参数；

26、基于所述出口实际参数和出口目标参数的差值，调整高温级制冷系统、中温级制冷系统和低温级制冷系统的输出参数。

27、根据本发明实施例的用于半导体温控设备的温控方法，所述基于所述出口实际参数和出口目标参数的差值，调整高温级制冷系统、中温级制冷系统和低温级制冷系统的输出参数，包括：

28、获取出口目标温度、所述高温级制冷系统和所述中温级制冷系统的出口实际压力；

29、基于所述出口实际温度，确定出口目标压力；

30、基于所述出口目标压力和所述出口实际压力的差值，调整所述高温级制冷系统和所述中温级制冷系统的输出参数；

31、基于所述出口目标温度和所述出口实际温度的差值，调整所述低温级制冷系统的输出参数。

32、根据本发明实施例的用于半导体温控设备的温控方法，所述基于所述出口实际温度，确定出口目标压力，包括：

33、获取温度-压力预设对应关系表，所述温度-压力预设对应关系表基于对所述出口实际温度和所述出口目标压力的范围进行预设分段划分和对应，且所述温度-压力预设对应关系表表征所述出口目标温度与所述出口目标压力间的对应关系；

34、基于所述温度-压力预设对应关系表和所述出口实际温度，确定所述出口目标压力。

35、根据本发明实施例的用于半导体温控设备的温控方法，所述高温级制冷系统、所述中温级制冷系统和所述低温级制冷系统的主路和热旁通均设置有电子膨胀阀，所述基于所述出口目标压力和所述出口实际压力的差值，调整所述高温级制冷系统和所述中温级制冷系统的输出参数包括：

36、基于所述出口目标压力和所述出口实际压力的差值，调整所述高温级制冷系统和所述中温级制冷系统中各主路和热旁通路的所述电子膨胀阀的开度；

37、所述基于所述出口目标温度和所述出口实际温度的差值，调整所述低温级制冷系统的输出参数，包括：

38、基于所述出口目标温度和所述出口实际温度的差值，调整所述低温级制冷系统各主路和热旁通路的所述电子膨胀阀的开度。

39、本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

40、本发明的实施例，提供一种半导体温控设备及温控方法，半导体温控设备包括制冷装置、循环装置和控制装置，制冷装置包括依次设置的高温级制冷系统、中温级制冷系统和低温级制冷系统；高温级制冷系统和中温级制冷系统的至少其中一个设置有回热器组件，低温级制冷系统设置有经济器，循环装置与低温级制冷系统之间通过换热器进行换热，控制装置连接制冷装置和循环装置，高温级和中温级采用回热器原理，而低温级采用经济器原理，以实现满足最低-110℃低温工况下工艺制程需求。该系统可以在宽度温度范围20℃到-110℃温度区间运行，并在-110℃低温工况下具有较强的制冷能力。高温级和中温级通过回热器提高进入蒸发器前制冷剂的过冷度和进入压缩机前的吸气过热度，从而既保证系统单位制冷量的提升，同时又保证系统稳定运行。而低温级则通过经济器提高进入蒸发器前制冷剂的过冷度，并给压缩机喷入制冷剂以降低压缩机排气温度，保证系统单位制冷量的提升并确保系统稳定运行，提高低温工况下的制冷能力。

41、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。