[发明专利]一种半导体用温控系统及其控制方法

说明书

本发明涉及温控技术领域，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。

技术领域

本发明涉及温控技术领域，尤其涉及一种半导体用温控系统及其控制方法。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

根据本发明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。

本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。

根据本发明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。