一种用于半导体制程的冷却设备、及冷却液制造技术

本发明专利技术涉及一种用于半导体制程的冷却设备、及冷却液。所述用于半导体制程的冷却设备，包括：制冷机，用于将冷却剂进行循环冷却；换热器，所述换热器冷循环管路与所述制冷机连通，所述换热器热循环管路与所述半导体制程单元的氦气管路连通；所述冷却剂装盛内装有冷却剂，所述冷却剂按重量份数包括80~92的2

【技术实现步骤摘要】
一种用于半导体制程的冷却设备、及冷却液


[0001]本专利技术属于制冷领域，具体涉及一种用于半导体制程的冷却设备、及冷却液。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，冷却技术涉及到各个领域，而对于半导体制程，多个工艺过程需要较高的制程温度，例如干蚀刻（DRY ETCH）、化学气相沉积（CVD）等，在所述制程进行过程中，需要通入氦气将蚀刻的热量带走，对蚀刻对象进行降温，携带热量的氦气需要与冷却液进行热交换，降温后的氦气再次被输送至制程单元内部进行热量的携带输出，循环往复，实现对制程过程的冷却。
[0003]现有技术的冷却设备使用的冷却剂由于大都采用全氟聚合物或化合物，虽然冷却性能能够达标，但是因为全氟聚合物存在稳定，GWP（温室效应潜能值）值高，环境友好性差。
[0004]合适的冷却液不仅需要具有合适的沸程，以满足半导体制程最高温度的需求，还需要有较好的流动性，以及满足使冷却剂的循环冷却和热交换最大效率地平稳进行，此外还需要具有环境友好性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于半导体制程的冷却设备，所述设备包括：制冷机，用于将冷却剂进行循环冷却；换热器，所述换热器冷循环管路与所述制冷机连通，所述换热器热循环管路与所述半导体制程单元的氦气管路连通；所述冷却剂装盛内装有冷却剂，所述冷却剂按重量份数包括80~92的2
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氢
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全氟
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5,8
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二甲基
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3,6,9
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三氧杂十二烷、3~7的2
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氢
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全氟
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5,8,11
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三甲基
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3,6,9,12
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四氧杂十五烷及1~17的其他组分。
[0006]在本专利技术提供的冷却设备中，氦气将半导体制程单元的热量带出，并在换热器中与冷却剂进行热交换，经过热交换的氦气自身温度得以降低并被再次循环到半导体制程单元中带出热量；而经过热交换的冷却剂温度升高，升温后的冷却剂被制冷机再次制冷，与换热器中的氦气继续进行热交换。
[0007]所述换热器示例性的可以为浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器中的任意一种。
[0008]所述其他组分为不可避免带来的成分。
[0009]示例性地，所述用于半导体制程的冷却剂包括如下重量份的组分：2
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氢
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全氟
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5,8
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二甲基
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3,6,9
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三氧杂十烷
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2~52
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氢
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全氟
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5,8
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二甲基
‑
3,6,9
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三氧杂十一烷
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3~72
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氢
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全氟
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氧杂十五烷
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3~72
‑
氢
‑
全氟
‑
5,8
‑
二甲基
‑
3,6,9
‑
三氧杂十二烷
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
81~92。
[0010]优选地，所述半导体制程的最高温度为85~115℃的任一温度（例如87℃、90℃、93℃、96℃、98℃、101℃、105℃、108℃、110℃、112℃等）。
[0011]优选地，所述冷却剂通过如下方法制备得到：（1）将六氟丙烯进行亲核氧化反应，得到六氟环氧丙烷；（2）以碱金属氟化物作为催化剂，在非质子溶剂中，将六氟环氧丙烷进行聚合，至出现五聚体后5~10分钟，向反应液中加入碱溶液，脱除二氧化碳，得到2位具有氢原子的六氟环氧丙烷低聚物；（3）将2位具有氢原子的六氟环氧丙烷低聚物进行蒸馏，收集沸程130~160℃（例如133℃、138℃、143℃、148℃、153℃、158℃等）的馏份I和192~195℃的馏份II，将馏分I与馏分II按一定比例混合后，即为用于半导体制程的冷却剂。
[0012]优选地，步骤（2）中通过在线气相色谱检测确定所述五聚体的出现。
[0013]所述在线气相色谱进行检测是指随着反应的进行，气相色谱自动取样进行检测。
[0014]优选地，所述冷却剂还包括0.02~0.07重量份（例如0.03、0.04、0.05、0.06重量份等）的醇酯改性的气相二氧化硅。
[0015]所述醇酯改性的气相二氧化硅是将长链烷基有机酸通过酯化反应与气相二氧化硅表面羟基结合得到。
[0016]优选地，所述醇酯改性的气相二氧化硅的表面通过酯键接枝有C8~C15（例如C9、C10、C11、C12、C13、C14）的直链烷烃，同时，所述醇酯改性的气相二氧化硅的表面仍然含有游离的羟基，且表面羟基密度为1.5~3.0个/nm2（例如1.6个/nm2、1.8个/nm2、2.0个/nm2、2.3个/nm2、2.7个/nm2等）。
[0017]优选地，所述醇酯改性的气相二氧化硅的表面通过酯键接枝有C8~C10的直链烷烃，同时，所述醇酯改性的气相二氧化硅的表面仍然含有游离的羟基，且表面羟基密度为1.8~2.3个/nm2。
[0018]优选地，所述醇酯改性的气相二氧化硅与冷却剂其他组分混合后，进行均质乳化，分散均匀。
[0019]长链直链烷基能够改变气相二氧化硅的亲水亲油性，对气相二氧化硅的适当改性，能够提高所述气相二氧化硅在冷却液中的分散性。当接枝有长链直链烷基并保留有部分羟基的气相二氧化硅分散在冷却液中时，所述的长链直链烷基舒展，暴露出气相二氧化硅表面的游离的羟基，并且将所述冷却液中极微量的水吸附在羟基的周围，减少游离氟元素的离子化，降低对设备的腐蚀。均质乳化步骤能够将因为油水分离而不溶于冷却液的微量水再次混合在冷却液的体系中，并尽可能的与所述气相二氧化硅接触，实现对水分子的吸附，减少氟离子对设备的腐蚀。
[0020]示例性地，所述均质乳化的转速为50~150rpm（例如53rpm、58rpm、63rpm、67rpm等）。
[0021]二氧化硅通常会与无机纤维状物质等混合后加入粘合剂组成隔热材料，但是当将其以极少量的添加量添加至冷却液中时，会提高所述冷却液的导热性能。这可能是因为所述气相二氧化硅能够较为均匀的分散在所述冷却液中，同时在所述冷却液循环过程中，气相二氧化硅增加了冷却液的湍流，提高了冷却液的热传递。
[0022]示例性地，所述冷却剂包括如下重量份的组分：
2
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氢
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全氟
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5,8
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二甲基
‑
3,6,9
‑
三氧杂十烷
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于半导体制程的冷却设备，其特征在于，所述设备包括：制冷机，用于将冷却剂进行循环冷却；换热器，所述换热器冷循环管路与所述制冷机连通，所述换热器热循环管路与所述半导体制程单元的氦气管路连通；所述冷却剂装盛内装有冷却剂，所述冷却剂按重量份数包括80~92的2
‑
氢
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全氟
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5,8
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二甲基
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3,6,9
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三氧杂十二烷、3~7的2
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氢
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全氟
‑
5,8,11
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三甲基
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3,6,9,12
‑
四氧杂十五烷及1~17的其他组分。2.如权利要求1所述的冷却设备，其特征在于，所述半导体制程的最高温度为85~115℃。3.如权利要求1所述的冷却设备，其特征在于，所述冷却剂通过如下方法制备得到：（1）将六氟丙烯进行亲核氧化反应，得到六氟环氧丙烷；（2）以碱金属氟化物作为催化剂，在非质子溶剂中，将六氟环氧丙烷进行聚合，至出现五聚体后5~10分钟，向反应液中加入碱溶液，脱除二氧化碳，得到2位具有氢原子的六氟环氧丙烷低聚物；（3）将2位具有氢原子的六氟环氧丙烷低聚物进行蒸馏，收集沸程130~160℃的馏份I和192~195℃的馏份I...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾一铮，刘星，米欣，
申请(专利权)人：深圳市盈石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：