温控装置及方法与流程

本发明涉及自动化控制，尤其涉及一种温控装置及方法。

背景技术：

1、在半导体生产制造的刻蚀工艺中，需要给刻蚀温控腔提供一个精确稳定的工作温度，根据刻蚀机的负载大小，实时调整温控装置的输出以保证温控精度。

2、目前现有技术，在刻蚀机是空载状态时，制冷单元通过热气旁通等方式平衡一部分多余冷量，存在浪费能量，不利于节能降耗的缺陷；在刻蚀机是瞬间大负载时，通过制冷单元的调整不能快速的将温度降下来，无法满足刻蚀机的工作需求，存在温度超调过大，往往需要高能耗的压缩机和蒸发器才能满足刻蚀机的工作需求的缺陷。

3、因此，业界亟需一种可以克服上述现有技术中存在的缺陷的温控装置。

技术实现思路

1、本发明提供一种温控装置及方法，用以解决现有技术中存在的浪费能量，不利于节能降耗，还容易出现温度超调过大，需要高能耗的压缩机和蒸发器的缺陷。

2、第一方面，本发明提供一种温控装置，包括：循环冷却主回路、循环冷却支路、用于对所述循环冷却主回路中的冷却液进行降温的制冷单元，以及控制器；所述循环冷却主回路包括第一储液箱，所述循环冷却支路包括第二储液箱；所述第一储液箱和所述第二储液箱通过第一三通阀和第二三通阀并联；所述控制器获取刻蚀机的刻蚀温控腔向所述第一储液箱回流的连接管道中冷却液的回口温度，以基于所述回口温度确定所述刻蚀机的工作状态；所述控制器在确定所述工作状态为空载状态时，通过控制所述第一三通阀和所述第二三通阀的开合状态，仅利用所述循环冷却主回路对所述刻蚀温控腔进行控温，并利用所述制冷单元对所述循环冷却支路中的第二储液箱中存储的冷却液进行降温；所述控制器在确定所述工作状态为瞬间大负载状态时，通过控制所述第一三通阀和所述第二三通阀的开合状态，利用所述循环冷却主回路以及降温后的所述第二储液箱中存储的冷却液，共同对所述刻蚀温控腔进行控温。

3、根据本发明提供的一种温控装置，还包括降温支路，所述降温支路是与所述第二储液箱导通的闭合回路；所述制冷单元包括支路蒸发器，以及用于调整所述支路蒸发器进液流量大小的支路膨胀阀；所述控制器在确定所述工作状态为空载状态时，通过开启所述支路膨胀阀，以利用所述支路蒸发器对所述第二储液箱中流经所述降温支路中的冷却液进行降温；所述控制器在确定所述工作状态为瞬间大负载状态时，关闭所述支路膨胀阀。

4、根据本发明提供的一种温控装置，还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器，设置于所述降温支路，用于获取经所述支路蒸发器降温处理后的冷却液的第一温度；所述控制器在确定所述工作状态为空载状态时，基于所述第一温度与降温支路目标温度值之间的温差值，调整所述支路膨胀阀的开合状态至第一开度，以利用所述支路蒸发器对流经所述降温支路中的冷却液进行降温。

5、根据本发明提供的一种温控装置，所述制冷单元还包括主回路蒸发器，以及用于调整所述主回路蒸发器进液流量大小的主回路膨胀阀；所述循环冷却主回路还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器，用于获取经所述主回路蒸发器降温处理后的冷却液的第二温度；所述控制器在确定所述工作状态为瞬间大负载状态时，基于所述第二温度与循环冷却主回路目标温度值之间的温差值，调整所述主回路膨胀阀的开合状态至第二开度、所述第一三通阀的开合状态至第三开度和所述第二三通阀的开合状态至第四开度，以利用所述主回路蒸发器以及所述第二储液箱中存储的冷却液，共同对流经所述循环冷却主回路中的冷却液进行降温。

6、根据本发明提供的一种温控装置，所述循环冷却主回路还包括第三温度传感器，所述第三温度传感器，用于获取经所述主回路蒸发器降温处理前的冷却液的第三温度；所述控制器在确定所述工作状态为瞬间大负载状态时，获取所述第三温度与第二温度之间的温差值作为第一温差，基于所述第一温差与第一预设温差的温差值，调整所述第一三通阀的开合状态至第五开度和所述第二三通阀的开合状态至第六开度，以利用所述第二储液箱中存储的冷却液对流经所述循环冷却主回路中的冷却液进行降温；所述第二温度是所述制冷单元中的主回路蒸发器降温处理后的冷却液温度。

7、根据本发明提供的一种温控装置，所述循环冷却支路还包括第四温度传感器，所述第四温度传感器，用于获取所述第二储液箱中的冷却液的第四温度；所述控制器在确定所述工作状态为瞬间大负载状态时，获取所述第四温度与第三温度之间的温差值作为第二温差，基于所述第二温差与第二预设温差的温差值，调整所述第一三通阀的开合状态至第七开度和所述第二三通阀的开合状态至第八开度，以利用所述第二储液箱中存储的冷却液对流经所述循环冷却主回路中的冷却液进行降温；所述第三温度是所述制冷单元中的主回路蒸发器降温处理前的冷却液温度。

8、根据本发明提供的一种温控装置，所述循环冷却主回路还包括第五温度传感器，所述第五温度传感器，用于获取所述回口温度；所述控制器在确定所述回口温度小于第一预设温度阈值，且所述回口温度在第一预设时长内持续降低时，确定所述工作状态为所述空载状态；所述控制器在确定所述回口温度大于第二预设温度阈值，且所述回口温度在第二预设时长内持续升高时，确定所述工作状态为所述瞬间大负载状态；其中，所述第一预设温度阈值大于所述第二预设温度阈值。

9、根据本发明提供的一种温控装置，所述循环冷却主回路还装设有第一流量计，所述第一流量计用于获取所述循环冷却主回路中的冷却液流量；所述降温支路还装设有第二流量计，所述第二流量计用于获取所述降温支路中的冷却液流量。

10、根据本发明提供的一种温控装置，所述制冷单元还包括压力调节阀，所述压力调节阀装设于所述支路蒸发器的出口处，用于调整所述支路蒸发器的出口处的压力，以使得所述支路蒸发器的出口处的压力与所述主回路蒸发器的出口处的压力之间的压力差在预设范围内。

11、根据本发明提供的一种温控装置，所述制冷单元还包括压缩机、冷凝器；所述压缩机、所述冷凝器、所述支路膨胀阀与所述支路蒸发器相导通构成闭合回路，以通过所述支路蒸发器对流经所述降温支路中的冷却液进行降温；所述压缩机、所述冷凝器、所述主回路膨胀阀与所述主回路蒸发器相导通构成闭合回路，以通过所述主回路蒸发器对流经所述循环冷却主回路中的冷却液进行降温。

12、第二方面，本发明还提供一种温控方法，包括：获取刻蚀机的刻蚀温控腔向第一储液箱回流的连接管道中冷却液的回口温度，以基于所述回口温度确定所述刻蚀机的工作状态；在确定所述工作状态为空载状态时，通过控制第一三通阀和第二三通阀的开合状态，仅利用循环冷却主回路对所述刻蚀温控腔进行控温，并利用制冷单元对循环冷却支路中的第二储液箱中存储的冷却液进行降温；在确定所述工作状态为瞬间大负载状态时，通过控制所述第一三通阀和所述第二三通阀的开合状态，利用所述循环冷却主回路以及降温后的所述第二储液箱中存储的冷却液，共同对所述刻蚀温控腔进行控温；所述制冷单元用于对所述循环冷却主回路中的冷却液进行降温；所述循环冷却主回路包括第一储液箱，所述循环冷却支路包括第二储液箱；所述第一储液箱和所述第二储液箱通过所述第一三通阀和所述第二三通阀并联。

13、本发明提供的温控装置及方法，通过在刻蚀机处于空载状态时，利用循环冷却支路存储制冷单元所制造的多余冷量，当刻蚀机处于瞬间大负载状态时，则通过控制三通阀开合释放循环冷却支路中存储的冷量，以结合循环冷却主回路中的冷却液，共同对刻蚀温控腔进行控温，减少温控装置的能耗浪费和换热负荷，提高温控装置的温控精度，保证刻蚀机工作温度的稳定性。