[发明专利]冷却装置、半导体制造装置和半导体制造方法

说明书

一种冷却装置，包括：循环系统，该循环系统构造成使得冷凝器中的制冷剂循环，以便使所述制冷剂经由泵、加热器、节流阀和蒸发器而返回至所述冷凝器；以及冷却系统，该冷却系统包括布置在所述冷凝器中的换热器；其中，所述冷凝器包括：第一部分，在该第一部分中，制冷剂以液体状态而存在；以及第二部分，在该第二部分中，制冷剂以气体状态而存在，所述换热器的至少一部分布置在所述第二部分中。以及一种半导体制造装置和半导体制造方法。

技术领域

本发明涉及一种冷却装置、半导体制造装置和半导体制造方法。

背景技术

半导体制造装置例如图案形成装置(如曝光装置、压印装置或者电子束光刻装置)或等离子体处理装置(如CVD装置、蚀刻装置或溅射装置)能够包括驱动机构或发热部分，例如由等离子体加热的部件。为了冷却发热部分，半导体制造装置能够包括冷却装置。冷却装置通过从发热部分带走热量和将热量排出至装置外而冷却该发热部分。

日本专利No.5313384公开了一种冷却系统，该冷却系统包括：蒸发器，该蒸发器从零件提取热量；冷凝器；泵；蓄积器；换热器；以及温度传感器。回路被构造成使得来自泵的流体经由蒸发器和冷凝器而返回至泵。蓄积器使流体与回路连通。换热器从蓄积器中的流体传递热以及向蓄积器中的流体传递热量。根据来自温度传感器的输出而控制热量。

在日本专利No.5313384公开的冷却系统中，回路被构造成使得来自泵的流体经由蒸发器和冷凝器而返回至泵。为了使流体稳定地循环，需要在泵吸入部分处避免气穴现象。因此，冷却系统添加至冷凝器或者添加在它的下游或上游侧，以便降低在泵吸入部分处的流体温度或增加压力。由于流体在泵的出口处被增压，因此流体以几乎不气化的状态而输送至发热部分。在发热部分处，直到流体的温度升高至在发热部分的流体压力下的沸点时才进行蒸发冷却。因此，在此期间将允许发热部分的温度波动，直到发生蒸发冷却，发热部分周围的部件可能由于热膨胀而变形。为了抑制温度波动，使用气液两相流体蓄积器通过对蓄积器的热量控制来改变流体的气液平衡和改变整个系统的压力使得发热部分的下游侧达到预定温度，这样来控制沸点。

在日本专利No.5313384公开的结构中，当在发热部分中产生热时，热从蓄积器回收，以便使得流体冷凝并且降低循环系统的压力。不过，泵吸入部分的压力也下降，气穴现象的危险增加。另一方面，当在发热部分中不产生热时，热供给至蓄积器，以便将流体蒸发并且增加循环系统的压力。不过，为了使循环系统热平衡，需要通过冷凝器或冷却系统来进行流体的冷却热量控制，或者单独提供加热装置并执行发热量控制。这可能使结构和控制方法复杂。

而且，在冷凝控制系统中，因为针对由控制系统中的温度传感器构成的一个输入存在由冷凝器和蓄积器构成的两个输出，因此在操作量和控制量之间可能发生相互干扰，控制可能不稳定。需要添加能够消除该干扰的功能，以便避免这种状态。这可能使得结构更复杂，并引起控制延迟。因此，可能无法快速跟随发热部分的发热状态波动，且沸点可能由于压力波动而波动。因此，温度稳定性可能降低。

发明内容

本发明提供了一种冷却装置，该冷却装置的优点在于通过简单结构来执行稳定的控制。

本发明的第一方面提供了一种冷却装置。该冷却装置包括：循环系统，该循环系统构造成使得冷凝器中的制冷剂循环，以便使所述制冷剂经由泵、加热器、节流阀和蒸发器而返回至所述冷凝器；以及冷却系统，该冷却系统包括布置在所述冷凝器中的换热器。所述冷凝器能够包括：第一部分，在该第一部分中，制冷剂以液体状态而存在；以及第二部分，在该第二部分中，制冷剂以气体状态而存在，所述换热器的至少一部分布置在所述第二部分中。

本发明的第二方面提供了一种包括发热部分的半导体制造装置。该半导体制造装置包括如本发明第一方面所限定的冷却装置。该冷却装置能够构造成通过由来自发热部分的热来蒸发蒸发器中的制冷剂而冷却发热部分。

本发明的第三方面提供了一种半导体制造方法，该半导体制造方法包括：通过如本发明第二方面所限定的半导体制造装置来处理基板；以及进一步处理在前述处理中处理过的基板。