本发明涉及半导体加工温控技术领域，特别是涉及一种温控装置及方法。
背景技术：
在半导体生产制造的刻蚀工艺中，需要其附属温控设备给刻蚀温控腔提供一个精确的工作温度。在实际生产过程中，会有空载和负载两种状态，两种状态都需要附属温控设备给刻蚀温控腔提供稳定精确的环境温度，在空载时温控设备的负载较小。
目前，一般是采用热气旁通的技术抵消大部分制冷量，从而保证空载状态时制冷机的出口温度与负载状态时制冷机的出口温度一致且稳定。此种方式导致温控设备在空载状态和负载状态的能耗基本一致，不利于节能降耗。
技术实现要素：
本发明提供一种温控装置及方法，用以解决现有技术中温控设备负载状态和空载状态能耗相同，不利于节能降耗的缺陷，实现有效提高温控装置空载状态下能效比。
本发明提供一种温控装置，包括厂务水循环管路、冷却循环管路和余冷利用循环管路，所述厂务水循环管路与所述冷却循环管路连接，所述厂务水循环管路的厂务水对所述冷却循环管路的冷却剂进行冷却，所述余冷利用循环管路分别与所述厂务水循环管路和所述冷却循环管路连接，用以对所述冷却循环管路的多余制冷量利用。
根据本发明提供的一种温控装置，沿厂务水流动方向所述厂务水循环管路包括冷凝器的第一管路和第一蒸发器的第一管路，所述冷凝器的第一管路的进口用以与厂务水系统连接，所述冷凝器的第一管路的出口与所述第一蒸发器的第一管路的进口连接，所述第一蒸发器的第一管路的出口与所述厂务水系统连接。
根据本发明提供的一种温控装置，所述第一蒸发器的第一管路与所述厂务水系统之间的第一连接管路上设有第一温度传感器。
根据本发明提供的一种温控装置，所述冷却循环管路包括循环连通的所述冷凝器的第二管路和第二蒸发器的第一管路，所述第二蒸发器的第一管路的进口与所述冷凝器的第二管路的出口之间的第二连接管路沿制冷剂的流动方向依次设有干燥过滤器、视液镜和第一电子膨胀阀，所述第二蒸发器的第一管路的出口与所述冷凝器的第二管路的进口之间的第三连接管路设有压缩机。
根据本发明提供的一种温控装置，所述余冷利用循环管路包括所述第一蒸发器的第二管路，所述第一蒸发器的第二管路的进口通过第四连接管路与所述视液镜和所述第一电子膨胀阀之间的所述第二连接管路连通，所述第四连接管路设有第二电子膨胀阀；
所述第一蒸发器的第二管路的出口通过第五连接管路与所述压缩机和所述第二蒸发器的第一管路之间的所述第三连接管路连通，所述第五连接管设有蒸发压力调节阀。
根据本发明提供的一种温控装置，所述第二蒸发器的第二管路的进口设有用以与刻蚀温控腔连接的第六连接管路，所述第六连接管设有第二温度传感器；
所述第二蒸发器的第二管路的出口设有第七连接管路，所述第七连接管路设有第三温度传感器。
根据本发明提供的一种温控装置，所述第七连接管路与水箱的回液口连接，所述水箱的出液口设有用以与所述刻蚀温控腔连接的第八连接管。
根据本发明提供的一种温控装置，所述水箱内设有加热器。
根据本发明提供的一种温控装置，所述第八连接管路设有水泵和第四温度传感器。
本发明还提供一种温控方法，包括如下步骤：
判断所述冷却循环管路的工作状态；
在所述冷却循环管路为负载状态下，关闭所述余冷利用循环管路，所述厂务水循环管路与所述冷却循环管路热交换作业；
在所述冷却循环管路为空载状态下，开启所述余冷利用循环管路，将所述冷却循环管路多余的冷量与所述厂务水循环管路的厂务水换热，降低厂务水的回水温度。
本发明提供的一种温控装置及方法，通过设置厂务水循环管路、冷却循环管路和余冷利用循环管路，厂务水循环管路与冷却循环管路连接，厂务水循环管路的厂务水对冷却循环管路的冷却剂进行冷却，余冷利用循环管路分别与连接厂务水循环管路和冷却循环管路连接，用以对冷却循环管路的多余制冷量利用，与厂务水进行换热冷却，降低厂务水的回水温度，提高能效比，节能降耗。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的微控装置的工艺结构示意图。
附图标记：
1、压缩机；2、冷凝器；3、干燥过滤器；4、视液镜；5、第一温度传感器；6、第一蒸发器；7、第二电子膨胀阀；8、第一电子膨胀阀；9、第三温度传感器；10、水泵；11、第四温度传感器；12、第二温度传感器；13、水箱；14、第二蒸发器；15、蒸发压力调节阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
下面结合图1描述本发明的一种温控装置，包括厂务水循环管路、冷却循环管路和余冷利用循环管路，所述厂务水循环管路与所述冷却循环管路连接，所述厂务水循环管路的厂务水对所述冷却循环管路的冷却剂进行冷却，所述余冷利用循环管路分别与所述厂务水循环管路和所述冷却循环管路连接，用以对所述冷却循环管路的多余制冷量利用。可以理解的是，厂务水循环管路用以输送低温厂务水，实现对冷却循环管路内冷却剂进行吸热冷却。余冷利用循环管路用以将空载时，即刻蚀工艺暂停时，余冷利用循环管路内的制冷剂与厂务水进行热交换，使厂务水冷却，降低厂务水的回水温度，减少客户端厂务水冷量需求，提高能效比，节能降耗。
根据本发明提供的一种温控装置，沿厂务水流动方向所述厂务水循环管路包括冷凝器2的第一管路和第一蒸发器6的第一管路，所述冷凝器2的第一管路的进口用以与厂务水系统连接，所述冷凝器2的第一管路的出口与所述第一蒸发器6的第一管路的进口连接，所述第一蒸发器6的第一管路的出口与所述厂务水系统连接。
根据本发明提供的一种温控装置，所述第一蒸发器6的第一管路与所述厂务水系统之间的第一连接管路上设有第一温度传感器5。可以理解的是，第一温度传感器5用以检测厂务水的回水温度。
根据本发明提供的一种温控装置，所述冷却循环管路包括循环连通的所述冷凝器2的第二管路和第二蒸发器14的第一管路，所述第二蒸发器14的第一管路的进口与所述冷凝器2的第二管路的出口之间的第二连接管路沿制冷剂的流动方向依次设有干燥过滤器3、视液镜4和第一电子膨胀阀8，所述第二蒸发器14的第一管路的出口与所述冷凝器2的第二管路的进口之间的第三连接管路设有压缩机1。可以理解的是，冷凝器2的第一管路用以输送低温厂务水，冷凝器2的第二管路用以输送高温制冷剂，实现厂务水对制冷剂的冷却。干燥过滤器3用以对制冷剂中的杂质进行过滤，视液镜4用以观察第二连接管路内的制冷剂的状况。第一电子膨胀阀8通过调整自身开度，实现对第二连接管内制冷剂的流通量进行调控。压缩机1为制冷剂的流动提供一定动力。
根据本发明提供的一种温控装置，所述余冷利用循环管路包括所述第一蒸发器6的第二管路，所述第一蒸发器6的第二管路的进口通过第四连接管路与所述视液镜4和所述第一电子膨胀阀8之间的所述第二连接管路连通，所述第四连接管路设有第二电子膨胀阀7；
所述第一蒸发器6的第二管路的出口通过第五连接管路与所述压缩机1和所述第二蒸发器14的第一管路之间的所述第三连接管路连通，所述第五连接管设有蒸发压力调节阀15。可以理解的是，第二电子膨胀阀7用以调控第一蒸发器6内制冷剂的流量，进而调控第一蒸发器6对厂务水的冷却效果。蒸发压力调节阀15用以使第一蒸发器6处于稳定的蒸发压力。
根据本发明提供的一种温控装置，所述第二蒸发器14的第二管路的进口设有用以与刻蚀温控腔连接的第六连接管路，所述第六连接管设有第二温度传感器12；
所述第二蒸发器14的第二管路的出口设有第七连接管路，所述第七连接管路设有第三温度传感器9。可以理解的是，第二温度传感器12用以检测流入第二蒸发器14内时的温度，第三温度传感器9用以检测载冷剂在第二蒸发器14内被制冷剂冷却后的温度。
根据本发明提供的一种温控装置，所述第七连接管路与水箱13的回液口连接，所述水箱13的出液口设有用以与所述刻蚀温控腔连接的第八连接管。可以理解的是，水箱13用以稳流均温的作用，进而将温度均匀的载冷剂输送至刻蚀温控腔，实现对半导体的加工。
根据本发明提供的一种温控装置，所述水箱13内设有加热器。可以理解的是，加热器用以调整水箱13内载冷剂的温度，实现水箱13内载冷剂的温度复合刻蚀工艺所需温度。
根据本发明提供的一种温控装置，所述第八连接管路设有水泵10和第四温度传感器11。可以理解的是，水泵10用以将水箱13内的载冷剂流动提供动力。第四温度传感器11用以检测水箱13输出的载冷剂的温度，并与加热器配合进行调整。由第二温度传感器12检测的温度值与第四温度传感器11检测的温度值之间的差值进行判断运行状态为空载或负载。
下面对本发明提供的温控方法进行描述，下文描述的温控方法与上文描述的温控装置可相互对应参照。
本发明还提供一种温控方法，包括如下步骤：
判断所述冷却循环管路的工作状态；
在所述冷却循环管路为负载状态下，关闭所述余冷利用循环管路，所述厂务水循环管路与所述冷却循环管路热交换作业；
在所述冷却循环管路为空载状态下，开启所述余冷利用循环管路，将所述冷却循环管路多余的冷量与所述厂务水循环管路的厂务水换热，降低厂务水的回水温度。
本发明提供的温控方法，具体包括如下步骤：
半导体刻蚀工艺开始前，温控装置初始稳定运行状态为空载状态，读取第四温度传感器11和第二温度传感器12检测的温度值，设定两者差值为t；
半导体刻蚀工艺开始后，若第四温度传感器11检测的温度值与第二温度传感器12检测的温度值的差值大于t，判定温控装置为负载状态；
第二电子膨胀阀7关闭，第一电子膨胀阀8打开，并根据第三温度传感器9检测的温度值实时调节第一电子阀的开度，此时，厂务水通过冷凝器2与流经第二蒸发器14内的制冷剂进行热交换，厂务水吸热，制冷剂得到冷却后，通过第二蒸发器14与载冷剂进行热交换，制冷剂冷却载冷剂；
根据第四温度传感器11检测的温度值调整水箱13(水箱13起到稳流均温的作用)内的加热器的工作状态，使第四温度传感器11检测的温度值符合刻蚀温控腔所需温度值要求；
若第四温度传感器11检测的温度值与第二温度传感器12检测的温度值的差值等于t，判定温控装置为空载状态；
同时打开第二电子膨胀阀7和第一电子膨胀阀8，并根据第三温度传感器9检测的温度值实时调节第一电子阀的开度，由于第一蒸发器6中的待冷却介质为厂务水，故设定第一温度传感器5的目标值为10℃，并根据第一温度传感器5实际检测的温度值与目标值进行对比，以此判断第二电子膨胀阀7的开度；
此时，在冷凝器2内被厂务水冷却后的制冷剂剂回流至第二蒸发器14后，与载冷剂进行热交换，由于载冷剂未参与工艺加工，所以第二蒸发器14内热交换程度低于负载时的交换程度，也就是说，空载时第二蒸发器14流出的制冷剂的温度低于负载时第二蒸发器14流出的制冷剂的温度；
将一部分低温的制冷剂，也就是多余的制冷量，输送至第一蒸发器6内，并与冷凝器2流出的厂务水进行热交换，对厂务水进行冷却，冷却后的厂务水回流至厂务水系统，降低厂务水的回水温度，减少客户端厂务水冷量需求，提高能效比，节能降耗。
本发明提供的一种温控装置及方法，通过设置厂务水循环管路、冷却循环管路和余冷利用循环管路，厂务水循环管路与冷却循环管路连接，厂务水循环管路的厂务水对冷却循环管路的冷却剂进行冷却，余冷利用循环管路分别与连接厂务水循环管路和冷却循环管路连接，用以对冷却循环管路的多余制冷量利用，与厂务水进行换热冷却，降低厂务水的回水温度，提高能效比，节能降耗。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
1.一种温控装置，其特征在于，包括厂务水循环管路、冷却循环管路和余冷利用循环管路，所述厂务水循环管路与所述冷却循环管路连接，所述厂务水循环管路的厂务水对所述冷却循环管路的冷却剂进行冷却，所述余冷利用循环管路分别与所述厂务水循环管路和所述冷却循环管路连接，用以对所述冷却循环管路的多余制冷量利用。
2.根据权利要求1所述的温控装置，其特征在于，沿厂务水流动方向所述厂务水循环管路包括冷凝器的第一管路和第一蒸发器的第一管路，所述冷凝器的第一管路的进口用以与厂务水系统连接，所述冷凝器的第一管路的出口与所述第一蒸发器的第一管路的进口连接，所述第一蒸发器的第一管路的出口与所述厂务水系统连接。
3.根据权利要求2所述的温控装置，其特征在于，所述第一蒸发器的第一管路与所述厂务水系统之间的第一连接管路上设有第一温度传感器。
4.根据权利要求2所述的温控装置，其特征在于，所述冷却循环管路包括循环连通的所述冷凝器的第二管路和第二蒸发器的第一管路，所述第二蒸发器的第一管路的进口与所述冷凝器的第二管路的出口之间的第二连接管路沿制冷剂的流动方向依次设有干燥过滤器、视液镜和第一电子膨胀阀，所述第二蒸发器的第一管路的出口与所述冷凝器的第二管路的进口之间的第三连接管路设有压缩机。
5.根据权利要求4所述的温控装置，其特征在于，所述余冷利用循环管路包括所述第一蒸发器的第二管路，所述第一蒸发器的第二管路的进口通过第四连接管路与所述视液镜和所述第一电子膨胀阀之间的所述第二连接管路连通，所述第四连接管路设有第二电子膨胀阀；
所述第一蒸发器的第二管路的出口通过第五连接管路与所述压缩机和所述第二蒸发器的第一管路之间的所述第三连接管路连通，所述第五连接管设有蒸发压力调节阀。
6.根据权利要求4所述的温控装置，其特征在于，所述第二蒸发器的第二管路的进口设有用以与刻蚀温控腔连接的第六连接管路，所述第六连接管设有第二温度传感器；
所述第二蒸发器的第二管路的出口设有第七连接管路，所述第七连接管路设有第三温度传感器。
7.根据权利要求6所述的温控装置，其特征在于，所述第七连接管路与水箱的回液口连接，所述水箱的出液口设有用以与所述刻蚀温控腔连接的第八连接管。
8.根据权利要求7所述的温控装置，其特征在于，所述水箱内设有加热器。
9.根据权利要求7所述的温控装置，其特征在于，所述第八连接管路设有水泵和第四温度传感器。
10.一种基于权利要求1至9任一项所述的温控装置的温控方法，其特征在于，包括如下步骤：
判断所述冷却循环管路的工作状态；
在所述冷却循环管路为负载状态下，关闭所述余冷利用循环管路，所述厂务水循环管路与所述冷却循环管路热交换作业；
在所述冷却循环管路为空载状态下，开启所述余冷利用循环管路，将所述冷却循环管路多余的冷量与所述厂务水循环管路的厂务水换热，降低厂务水的回水温度。
技术总结