一种半导体用温控系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及温控技术领域，公开了一种半导体用温控系统及其控制方法，其中温控系统包括：制冷系统和载冷剂系统；载冷剂系统循环泵的出口处设有目标温度传感器，蒸发器的第二侧的入口处设有进口温度传感器，出口处设有出口温度传感器，蒸发器的第一侧的出口处设有压力传感器和吸气温度传感器；制冷系统和加热组件用于根据实时目标温度与预设目标温度的偏差进行实时调整；制冷系统同时用于根据实时出口温度、实时进口温度、实时蒸发压力以及实时吸气温度进行实时调整。本发明专利技术提供的一种半导体用温控系统及其控制方法，可实现精准的温度控制，且该温控系统在调控时还对多个部位的工况进行监测，有利于维持工况稳定，提高温度调节的精度。的精度。的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体用温控系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及温控
，尤其涉及一种半导体用温控系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]在半导体晶圆制造工艺中，反应腔室内需要保持恒定的环境温度。在半导体设备温控装置中，需要控温装置同时运行负温工况及高温工况，对于常用的半导体设备用温控装置，载冷剂可能使用的温控范围下限<-20℃，上限>80℃，对应的蒸发温度范围可在-30℃-15℃范围内变化。
[0003]当前主流的半导体生产用温控装置使用“制冷系统+电加热”的系统结构，以高绝缘性的电子氟化液作为载冷剂，为晶圆加工腔控温。现有温控装置控制为在恒温控制过程中，通过PID算法控制调节制冷系统的制冷量；同样通过PID算法控制电加热以调节加热量，从而通过二者的配合实现温控。
[0004]现有温度控制方案主要使用PID算法对系统进行调控，存在调控过程中容易导致系统内工况的震荡，从而降低温控的精度。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种半导体用温控系统及其控制方法，用以解决现有温控方案存在调控过程中容易导致系统内工况的震荡，从而降低温控精度的问题。
[0006]本专利技术提供一种半导体用温控系统，包括：制冷系统和载冷剂系统，所述制冷系统包括依次串联形成回路的蒸发器的第一侧、压缩机、冷凝器和主路电子膨胀阀，所述载冷剂系统包括依次串联形成回路的蒸发器的第二侧、加热组件和循环泵，其中所述循环泵的出口和所述蒸发器的第二侧之间的管路用于流经负载部件；所述循环泵的出口处设有目标温度传感器，所述蒸发器的第二侧的入口处设有进口温度传感器，所述蒸发器的第二侧的出口处设有出口温度传感器，所述蒸发器的第一侧的出口处设有压力传感器和吸气温度传感器；所述制冷系统和所述加热组件用于根据目标温度传感器检测的实时目标温度与预设目标温度的偏差进行实时调整；所述制冷系统同时用于根据出口温度传感器检测的实时出口温度、进口温度传感器检测的实时进口温度、压力传感器检测的实时蒸发压力以及吸气温度传感器检测的实时吸气温度进行实时调整。
[0007]根据本专利技术提供的一种半导体用温控系统，所述压缩机的出口管路和所述蒸发器的第一侧的入口管路之间连通有热旁通管路，所述热旁通管路上设有热旁通电子膨胀阀。
[0008]本专利技术还提供一种半导体用温控系统控制方法，基于上述半导体用温控系统，包括：根据实时目标温度和预设目标温度的偏差对加热组件和制冷系统进行调控，使得实时目标温度与预设目标温度一致；同时根据载冷剂系统中的实时出口温度和实时进口温度、制冷系统中的实时蒸发压力和实时吸气温度对制冷系统进行调控。
[0009]根据本专利技术提供的一种半导体用温控系统控制方法，根据实时目标温度和预设目标温度的偏差对加热组件和制冷系统进行调控具体包括：根据实时出口温度与预设出口温
度的偏差，利用PID控制逻辑对加热组件的加热量和制冷系统的制冷量进行调控。
[0010]根据本专利技术提供的一种半导体用温控系统控制方法，对制冷系统的制冷量进行调控具体包括：根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，对热旁通电子膨胀阀的开度进行调控。
[0011]根据本专利技术提供的一种半导体用温控系统控制方法，根据载冷剂系统中的实时出口温度和实时进口温度、制冷系统中的实时蒸发压力和实时吸气温度对制冷系统进行调控具体包括：根据制冷系统中的实时蒸发压力，获取实时蒸发温度；通过对制冷系统调控使得实时蒸发温度低于预设蒸发温度。
[0012]根据本专利技术提供的一种半导体用温控系统控制方法，根据载冷剂系统中的实时出口温度和实时进口温度、制冷系统中的实时蒸发压力和实时吸气温度对制冷系统进行调控具体包括：根据制冷系统中的实时蒸发压力和实时吸气温度，获取制冷系统中的实时过热度；通过对制冷系统调控使得实时过热度处于预设过热度范围内。
[0013]根据本专利技术提供的一种半导体用温控系统控制方法，对制冷系统调控使得实时多热度处于预设过热度范围内具体包括：通过调节主路电子膨胀阀的开度，使得实时过热度处于预设过热度范围内。
[0014]根据本专利技术提供的一种半导体用温控系统控制方法，预设过热度范围具体通过以下公式确定：SH0 = T
入-min(T，m)+a-c
×
(T
入-T
出
)；SH1 = T
入-min(T，m)+b；其中，SH0为过热度上限值；SH1为过热度下限值；T为预设目标温度；T
入
为载冷剂系统中蒸发器入口温度；T
出
为载冷剂系统中蒸发器出口温度；m，a，b，c为常数。
[0015]根据本专利技术提供的一种半导体用温控系统控制方法，通过调节主路电子膨胀阀的开度，使得实时过热度处于预设过热度范围内具体包括：在实时过热度高于预设过热度范围时，逐步增大主路电子膨胀阀的开度；在实时过热度低于预设过热度范围时，逐步减小主路电子膨胀阀的开度。
[0016]本专利技术提供的一种半导体用温控系统及其控制方法，通过制冷系统和加热组件的配合调控，可实现精准的温度控制，且在温控过程中，通过调节制冷系统，还有利于降低温控装置的功耗，同时提高温控系统的制冷量变化速率，更好的适应外部负载的快速变化，且该温控系统在调控时还对多个部位的工况进行监测，有利于维持工况稳定，提高温度调节的精度。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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。
[0018]图1是本专利技术提供的半导体用温控系统的结构示意图；图2是本专利技术提供的半导体用温控系统控制方法的示意图；图3是本专利技术提供的半导体用温控系统的另一示意图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]下面结合图1-图3描述本专利技术的半导体用温控系统及其控制方法。
[0021]参考图1，本实施例提供一种半导体用温控系统，该半导体温控系统包括：制冷系统和载冷剂系统。制冷系统包括依次串联形成回路的蒸发器6的第一侧、压缩机1、冷凝器2和主路电子膨胀阀5。载冷剂系统包括依次串联形成回路的蒸发器6的第二侧、加热组件和循环泵12，其中循环泵12的出口和蒸发器6的第二侧之间的管路用于流经负载部件14。制冷系统用于提供冷量输出，通过蒸发器6内的换热将冷量传递至载冷剂系统中的载冷剂。加热组件用于对载冷剂提供热量输出。从而通过制冷系统和加热组件实现稳定的温度输出。
[0022]循环泵12的出口处设有目标温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体用温控系统，其特征在于，包括：制冷系统和载冷剂系统，所述制冷系统包括依次串联形成回路的蒸发器的第一侧、压缩机、冷凝器和主路电子膨胀阀，所述载冷剂系统包括依次串联形成回路的蒸发器的第二侧、加热组件和循环泵，其中所述循环泵的出口和所述蒸发器的第二侧之间的管路用于流经负载部件；所述循环泵的出口处设有目标温度传感器，所述蒸发器的第二侧的入口处设有进口温度传感器，所述蒸发器的第二侧的出口处设有出口温度传感器，所述蒸发器的第一侧的出口处设有压力传感器和吸气温度传感器；所述制冷系统和所述加热组件用于根据目标温度传感器检测的实时目标温度与预设目标温度的偏差进行实时调整；所述制冷系统同时用于根据出口温度传感器检测的实时出口温度、进口温度传感器检测的实时进口温度、压力传感器检测的实时蒸发压力以及吸气温度传感器检测的实时吸气温度进行实时调整。2.根据权利要求1所述的半导体用温控系统，其特征在于，所述压缩机的出口管路和所述蒸发器的第一侧的入口管路之间连通有热旁通管路，所述热旁通管路上设有热旁通电子膨胀阀。3.一种半导体用温控系统控制方法，其特征在于，基于上述权利要求1或2所述的半导体用温控系统，包括：根据实时目标温度和预设目标温度的偏差对加热组件和制冷系统进行调控，使得实时目标温度与预设目标温度一致；同时根据载冷剂系统中的实时出口温度和实时进口温度、制冷系统中的实时蒸发压力和实时吸气温度对制冷系统进行调控。4.根据权利要求3所述的半导体用温控系统控制方法，其特征在于，根据实时目标温度和预设目标温度的偏差对加热组件和制冷系统进行调控具体包括：根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，利用PID控制逻辑对加热组件的加热量和制冷系统的制冷量进行调控。5.根据权利要求4所述的半导体用温控系统控制方法，其特征在于，对制冷系统的制冷量进行调控具体包括：根据实时出口温度与预设出口温度的偏差，对热...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘紫阳，靳李富，胡文达，芮守祯，何茂栋，曹小康，
申请(专利权)人：北京京仪自动化装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：