[发明专利]制冷系统及温控方法

说明书

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及制冷系统及温控方法，制冷系统包括冷却装置和循环液装置，冷却装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器、过冷储液器和三通阀，压缩机的出口、冷凝器的放热通路、三通阀的第一通口、三通阀的第二通口、蒸发器的吸热通路与压缩机的入口依次连通，冷凝器的放热通路与三通阀的第一通口连通的管路上沿冷却液的流向依次设有第一支路和第二支路，第一支路、过冷储液器的放热通路与三通阀的第三通口依次连通，第二支路、过冷储液器的吸热通路与压缩机的入口依次连通，蒸发器的吸热通路与循环液装置连通。可以降低温控装置压缩机的规格，降低装置正常运行的平均功耗，减小温控装置体积，降低成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及制冷系统及温控方法。

背景技术

在半导体加工工艺中，光刻，刻蚀，离子注入等主要工艺中均需要对晶圆加工过程中的温度进行精确控制。同一制程的晶圆，按顺序依次进入加工腔内完成工艺流程。对于温控装置，其热负载特征为呈周期性的快速变化。对于28nm及以下的先进逻辑芯片制程，刻蚀工艺较多采用等离子刻蚀方式，由于高精度的需求，其射频功率大大提高，而射频输出时间在整个加工周期内占比较小，其余时间内热负荷主要是腔内环境温度和温控装置循环液温度之间的温差换热，换热量相对较低。所以单个加工周期中，热负荷平均值较低，但局部时间段内热负荷会快速升高后降低。

为保加工腔内的温度时刻处于恒温状态，温控装置制冷系统的选型，其制冷能力按照最大瞬时热负荷进行设计，压缩机，板换，主液路膨胀阀等器件按最大瞬时热负荷量选型，针对晶圆刻蚀制程周期内热负荷的特征，在低负荷时间段内，通过降低压缩机频率和增大热气旁通电子膨胀阀等方式维持低制冷量输出。制冷系统由于器件需要匹配运行工况下最大瞬时负荷，导致压缩机规格大，温控装置运行功耗高；同时，压缩机选型的增大，导致温控装置设备体积增大，成本增加。

发明内容

本发明提供一种制冷系统及温控方法，用以解决现有技术中半导体制造采用的制冷系统由于器件需要匹配运行工况下最大瞬时负荷，导致压缩机规格大，运行功耗高，装置设备体积增大，成本增加的缺陷，实现降低温控装置压缩机的规格，降低装置正常运行的平均功耗，减小温控装置体积，降低成本的效果。

本发明提供一种制冷系统，包括冷却装置和循环液装置，所述冷却装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器、过冷储液器和三通阀，所述压缩机的出口、所述冷凝器的放热通路、所述三通阀的第一通口、所述三通阀的第二通口、所述蒸发器的吸热通路与所述压缩机的入口依次连通，所述冷凝器的放热通路与所述三通阀的第一通口连通的管路上沿冷却液的流向依次设有第一支路和第二支路，所述第一支路、所述过冷储液器的放热通路与所述三通阀的第三通口依次连通，所述第二支路、所述过冷储液器的吸热通路与所述压缩机的入口依次连通，所述蒸发器的吸热通路与所述循环液装置连通。

根据本发明提供的一种制冷系统，所述第二支路设有第一阀体。

根据本发明提供的一种制冷系统，所述三通阀的第二通口与所述蒸发器的吸热通路连通的管路设有第二阀体。

根据本发明提供的一种制冷系统，所述压缩机的出口与所述冷凝器的放热通路连通的管路设有第三支路，所述第三支路与所述蒸发器的吸热通路连通，所述第三支路设有第三阀体。

根据本发明提供的一种制冷系统，所述压缩机的入口与出口分别设有第一温度传感器和第二温度传感器。

根据本发明提供的一种制冷系统，所述蒸发器的吸热通路与所述压缩机的入口连通的管路设有压力传感器。

根据本发明提供的一种制冷系统，所述循环液装置包括循环液箱、负载组件和泵体，所述蒸发器的放热通路与所述循环液箱、所述泵体和所述负载组件依次连通形成循环液回路，所述蒸发器的放热通路与所述循环液箱连通的管路设有第三温度传感器。