[发明专利]蒸发器换热组件、换热水箱及晶圆加工设备用温控装置

说明书

本发明涉及半导体加技术领域或者制冷技术领域，提供一种蒸发器换热组件、换热水箱及晶圆加工设备用温控装置。蒸发器换热组件包括：蒸发器，包括翅片；导流组件，包括位于所述蒸发器相对两侧且上下错位设置的导流槽，位于所述蒸发器相对两侧的所述导流槽之间通过翅片流体连通，以形成经过所述翅片的导流路径。根据本发明实施例的蒸发器换热组件，由于在蒸发器的两侧分别设置有导流槽，且导流槽之间通过翅片流体连通，进而当换热介质进入任意一侧的导流槽中的时候，都会通过翅片进入到另一侧的导流槽中，以形成经过翅片的蜿蜒状导流路径，进而可以极大增加换热介质的流程长度，保证换热介质和蒸发器的外表面充分接触，提高换热效率。

技术领域

本发明涉及半导体加技术领域或者制冷技术领域，尤其涉及蒸发器换热组件、换热水箱及晶圆加工设备用温控装置。

背景技术

刻蚀工艺是半导体晶圆加工中最为重要的工艺之一，在晶圆刻蚀工艺中，需要维持加工腔内环境温度的恒定，所以需要使用专用的温控装置。温控装置用于在晶圆加工台内部通入恒温的循环液，以带走刻蚀过程中产生的热量。在当前刻蚀工艺的发展阶段，目前先进的刻蚀工艺均采用等离子体干法刻蚀，此工艺方法需要在加工台(对应下电极)和加工腔顶部(对应上电极)间产生电场，利用电离后的离子轰击晶圆表面，在物理和化学作用下完成刻蚀过程。电场方向对离子轰击精度至关重要，而下电极内部盘管内流动的循环液，其导电性会引起电场偏转，影响刻蚀的顺利完成。所以温控装置内循环液需要使用专用的极高绝缘性的电子氟化液。

此外，目前刻蚀工艺需求温度最大可达到-40℃-90℃，其温控装置一般采用氟制冷系统进行冷却，利用蒸发器内制冷量调节结合加热器调节实现循环液的高精度控温。温控装置中循环液先进入蒸发器内冷却，使蒸发器出口温度与设置目标温度一致；然后进入水箱；之后由循环泵排出温控装置的水箱，并将恒温的循环液泵入加工腔内。一般水箱内放置加热器，当需要循环液升温时，开启加热器，将循环液温度提高至目标值后关闭加热器。

目前半导体用温控装置，作为循环液的电子氟化液，其导热性能极差，各类电子氟化液在其工作温度范围内，其导热系数均在0.1Wm^-1℃^-1以下。为提高蒸发器内换热效率，温控装置的蒸发器均采用钎焊式板式换热器结构。但由于电子氟化液极低的换热系数，蒸发器需要通过增大板片数、循环液侧采用多流程的方式来提供足够的循环液侧换热表面积，保证蒸发器内换热量。其中，当板片数增多时，一方面增加了氟制冷系统的体积，另一方面会导致制冷剂侧的分液不均匀，导致蒸发器换热量下降，影响温控装置的控温效果。板式换热器的结构决定了其两侧介质换热面积比相差不大，即便循环液侧采用多流程结构，两侧介质换热面积比也仅能达到3左右比，无法弥补循环液导热性差带来的片数增多问题。

另外对于晶圆刻蚀工艺周期，加工腔内产生的热负荷在射频装置开启、停止的时间段内变化较大，即温控装置热负荷波动大。其中，低热负荷下制冷剂流量降低，通过增加板片数保证蒸发器内换热效率，其会导致制冷剂在蒸发器内流速过低，压缩机油无法被制冷剂气流带出蒸发器，导致压缩机油在蒸发器内持续积存，这一方面会在蒸发器内换热板片表面产生油膜，影响换热效率，另一方面会引起压缩内缺油故障。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种蒸发器换热组件，其可以增加换热介质的流程长度，提高换热效率。

本发明还提出一种换热水箱。

本发明还提出一种晶圆加工设备用温控装置。

根据本发明第一方面实施例的蒸发器换热组件，包括：

蒸发器，包括翅片；

导流组件，包括位于所述蒸发器相对两侧且上下错位设置的导流槽，位于所述蒸发器相对两侧的所述导流槽之间通过翅片流体连通，以形成经过所述翅片的导流路径。