一种冷却水自动调节系统的制作方法

本发明总的来说涉及半导体制造领域，具体而言，涉及一种冷却水自动调节系统。此外，本发明还涉及一种用于自动调节冷却水的方法。

背景技术：

如今，半导体器件已深入到现代生活的方方面面。而诸如计算机、移动电话之类的大多数电子产品的核心部件、如处理器、存储器等都含有半导体器件。半导体器件已在现代信息化设备中扮演至关重要的角色。

半导体制造的一个常见工艺是加热，其例如用于对器件或材料进行氧化、掺杂、沉积和退火等等。目前，在半导体制造设备的加热器周围一般配备有工艺冷却水(processcoolingwater，pcw)设备来对待冷却部件进行冷却。然而，目前的pcw设备不具备智能控制功能，而是大多由人工来操控。人工操控往往造成冷却水流量过低或过高。如果冷却水流量过低，机台将自动关闭加热器防止部件过温造成损坏。在生产过程中，加热器突然关闭将导致工艺中断，炉中大量产品将会受到影响、甚至批量报废。但是冷却水流量高大也会造成部件累积副产品，甚至可能产生颗粒问题。此外，人工操作还存在操作滞后、反应不及时的问题。

技术实现要素：

本发明的任务是提供一种冷却水自动调节系统、以及一种用于自动调节冷却水的方法。通过该系统和/或该方法，可以自动、实时地控制冷却水的流量，以维持待冷却部件的预定温度。

在本发明的第一方面，该任务通过一种冷却水自动调节系统来解决，该系统包括：

第一温度传感器，其布置在待冷却部件的区域中以用于测量所述待冷却部件的第一温度，其中所述待冷却部件能够通过冷却水被冷却；

自动阀，其布置在冷却水的流动路径上，其中所述自动阀被配置为根据来自控制器的调节信号调节冷却水的流量；以及

控制器，其被配置为根据第一温度生成调节信号。

在本发明中，措辞“某个部件的区域”不仅涵盖了该部件本身，还还涵盖了该部件周围如下范围的区域：在该范围的区域内，能够与该部件发生所期望的作用关联、例如能够对该部件进行温度测量。

在本发明的一个扩展方案中规定，该系统还包括手动阀，所述手动阀布置在冷却水的流动路径上以用于调节冷却水的流量。通过设置手动阀，可以允许人工干预冷却水的流量或流速。手动阀例如可以被配置为调节冷却水的流量或者开启或关闭冷却水。

在本发明的一个优选方案中规定，该系统还包括第二温度传感器，其布置在加热器的区域中以用于测量加热器的第二温度，其中控制器还被配置为执行下列动作：

根据第二温度确定待冷却部件的最佳冷却温度；以及

将第一温度与最佳冷却温度相比较，并且在第一温度大于最佳冷却温度的情况下生成调节信号，使得待冷却部件的温度以所定义的速度下降到最佳冷却温度。

通过该优选方案，可以在不同的加热器温度下下降到待冷却部件的最佳冷却温度并将其维持在该温度。最佳冷却温度可以根据试验来确定或者可以由厂家来预设，并且与加热器温度相关联地存储在控制器中或控制器可读取的相应存储装置中。此外，该优选方案还实现了所定义的冷却速度，以避免过快或过慢的降温造成不利影响。由于冷却速度与冷却水的流量相关联，因此可以通过调节冷却水的流量来设置冷却速度。

在本发明的一个扩展方案中规定，所述第一温度传感器和/或第二温度传感器为热电偶。在本发明的教导下，其它温度传感器也是可设想的、例如电子温度计。

在本发明的另一扩展方案中规定，所述冷却水自动调节系统被用于半导体制造设备。本发明不仅可用于半导体制造，而且还可以用于其它需要用冷却水来冷却相应部件的场合。

在本发明的第二方面，前述任务通过一种用于自动调节冷却水的方法来解决，该方法包括下列步骤：

由第一温度传感器测量待冷却部件的第一温度，其中所述待冷却部件能够通过冷却水被冷却；

由控制器根据第一温度生成调节信号；以及

由自动阀根据调节信号调节冷却水的流量。

在本发明的一个优选方案中规定，由控制器根据第一温度生成调节信号包括：

由第二温度传感器测量加热器的第二温度；

根据第二温度确定待冷却部件的最佳冷却温度；以及

将第一温度与最佳冷却温度相比较，并且在第一温度大于最佳冷却温度的情况下生成调节信号，使得待冷却部件的温度以所定义的速度下降到最佳冷却温度。

通过该优选方案，可以在不同的加热器温度下下降到待冷却部件的最佳冷却温度并将其维持在该温度。最佳冷却温度可以根据试验或者经验数据来确定，并且与加热器温度相关联地存储在控制器中或控制器可读取的相应存储装置中。此外，该优选方案还实现了所定义的冷却速度，以避免过快或过慢的降温造成不利影响。由于冷却速度与冷却水的流量相关联，因此可以通过调节冷却水的流量来设置冷却速度。

在本发明的一个扩展方案中规定，待冷却部件的温度以所定义的速度接近最佳冷却温度包括：

待冷却部件的温度以所定义的速度达到最佳冷却温度的允许波动范围内，其中所述允许波动范围为±3℃或±5℃。

通过设置最佳冷却温度的允许波动范围，可以实现更为宽松的温度控制。所述允许波动范围可以根据不同应用场合来确定，其可以不同于本发明中所列举的数值。

在本发明的一个优选方案中规定，由控制器根据第一温度生成调节信号包括：

由控制器根据第一温度和最佳冷却温度确定冷却水随时间的流量；以及

根据所述流量生成控制信号。

通过该优选方案，可以准确地控制冷却速度，由此避免过快或过慢的冷却造成不利影响。冷却速度可以根据相应温度传感器所测量的温度数据实时地生成冷却水的流量。

在本发明的一个扩展方案中规定，所述流量不超过最大允许的流量，使得所生成的副产品低于阈值。通过该扩展方案，可以降低副产品的量。

本发明至少具体下列有益效果：(1)通过实时地检测待冷却部件的温度并确定相应的冷却水流量，由此实现实时、自动的冷却水调节，进而实现待冷却部件的自动温控；(2)通过设置不同加热器温度情况下的最佳冷却温度，可以在实时地实现相应的冷却水流量调节，以便将待冷却部件的温度以适当速度下降到最佳冷却温度并将其保持在该温度；(3)本发明可以设置所期望的降温速度，防止水流过大波动造成不利影响。

附图说明

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

图1示出了根据本发明的冷却水自动调节系统的示意图；以及

图2示出了用于自动调节冷却水的方法流程。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

最后，在本发明中，控制器可以用软件、硬件或固件或其组合来实现。控制器既可以单独存在，也可以是某个部件的一部分。

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。

图1示出了根据本发明的冷却水自动调节系统100的示意图。

如图1所示，根据本发明的冷却水自动调节系统100包括下列部件，其中一些部件是可选的：

·第一温度传感器102，其布置在待冷却部件101的区域中以用于测量所述待冷却部件101的第一温度，其中所述待冷却部件101能够通过冷却水被冷却，例如待冷却部件101具有可被冷却水通过的散热器、如铜管。例如，第一温度传感器102布置在待冷却部件101的表面处。但是布置在其它位置处也是可设想的。在此，措辞“待冷却部件的区域”不仅涵盖了该部件本身，还还涵盖了该部件周围一定范围的区域，即在该范围的区域内，能够对该部件进行温度测量。第一温度传感器102例如为热电偶。

·自动阀103，其布置在冷却水的流动路径上、例如冷却水管道处，其中所述自动阀103被配置为根据来自控制器104的调节信号调节冷却水的流量。自动阀103例如是电动阀门，其可以根据调节信号来调节阀门开闭程度。

·控制器104，其被配置为根据第一温度生成调节信号。在本实施例中，控制器104包括：温度控制器104a、主控制器104b和阀门控制器104c，其中温度控制器104a直接与温度传感器102通信以获取与温度相关的信号并将其转换成温度信号(如第一温度、第二温度)并发送给主控制器104b；主控制器104b用于根据所接收的温度信号执行相应操作、如运算、比较、查找等以生成控制信号；阀门控制器104c用于将控制信号转换成用于控制自动阀103的流量的调节信号并将其发送给自动阀103。应当指出，上述控制器模块仅仅是示例性的，根据具体实施例，可以构造不同的控制器模块。

控制器104附加地还被配置为执行下列动作(最佳冷却温度的达到与保持)：

◇由第二温度传感器测量加热器的第二温度。第二温度传感器(未示出)布置在加热器(未示出)的区域中。加热器例如可发热以用于对待冷却部件进行加热。

◇根据第二温度确定待冷却部件101的最佳冷却温度。

◇将第一温度与最佳冷却温度相比较，并且在第一温度大于最佳冷却温度的情况下生成调节信号，使得待冷却部件101的温度以所定义的速度下降到最佳冷却温度；

控制器附加地还被配置为执行下列动作(冷却速度的控制)：

◇由控制器104根据第一温度和最佳冷却温度确定冷却水随时间的流量。例如，可以确定二者之间的温差，并且根据温差和冷却速度-流量对照表确定冷却水的当前流量。冷却速度-流量对照表中可存储在各温差下相应冷却速度所对应的流量。

◇根据所述流量生成控制信号。

·可选的手动阀105，其布置在冷却水的流动路径上以用于调节冷却水的流量。通过设置手动阀，可以允许人工干预冷却水的流量或流速。手动阀例如可以被配置为调节冷却水的流量或者开启或关闭冷却水。在紧急情况下，可以通过手动阀105关断冷却水。

图2示出了用于自动调节冷却水的方法流程200。

在步骤202，由第一温度传感102测量待冷却部件101的第一温度，其中所述待冷却部件101能够通过冷却水被冷却。

在步骤204，由控制器104根据第一温度生成调节信号。该步骤202可选地可以包括：由第二温度传感器测量加热器的第二温度；根据第二温度确定待冷却部件的最佳冷却温度；以及将第一温度与最佳冷却温度相比较，并且在第一温度大于最佳冷却温度的情况下生成调节信号，使得待冷却部件的温度以所定义的速度下降到最佳冷却温度。

在步骤206，由自动阀103根据调节信号调节冷却水的流量。

本发明至少具体下列有益效果：(1)通过实时地检测待冷却部件的温度并确定相应的冷却水流量，由此实现实时、自动的冷却水调节，进而实现待冷却部件的自动温控；(2)通过设置不同加热器温度情况下的最佳冷却温度，可以在实时地实现相应的冷却水流量调节，以便将待冷却部件的温度以适当速度下降到最佳冷却温度并将其保持在该温度；(3)本发明可以设置所期望的降温速度，防止水流过大波动造成不利影响。

虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本发明的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。