一种双循环温控装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种双循环温控装置及其控制方法。


背景技术：

2.在半导体晶圆刻蚀工艺中，温度对刻蚀精度的影响很大，为了控制刻蚀精度，需要对加工腔内温度进行高精度恒温控制。因此，需要为刻蚀设备配置专用的温控装置。
3.现有技术中，大部分温控装置的制冷系统为氟利昂制冷系统，并根据温控装置所需的最低使用温度，选择单级制冷或复叠制冷。温控装置中使用电子氟化液作为载冷剂，通过控制恒温液体进入晶圆加工腔底座内流道，实现对加工腔环境的恒温控制。
4.但是，进入高温工况后，随着温控装置的运行温度大范围的升高，制冷系统的蒸发温度无法同步大范围升高，导致载冷剂温度与制冷系统蒸发温度温差过高，致使制冷系统运行不稳定，同时温控精度变差。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双循环温控装置及其控制方法。
6.本发明提供一种双循环温控装置，包括：
7.制冷系统、双循环系统和蒸发器；
8.所述制冷系统的制冷管路与所述蒸发器的吸热通路连通；
9.所述双循环系统包括外循环管路、内循环管路、两个四通换向阀和换热器；所述四通换向阀用于切换与所述蒸发器的放热通路连通的循环管路，以及切换与所述换热器的放热通路连通的循环管路；所述换热器用于所述外循环管路和所述内循环管路之间的换热。
10.根据本发明提供的一种双循环温控装置，所述外循环管路包括外循环泵和用于测量出口温度的第一温度传感器；
11.所述外循环泵的出口和所述两个四通换向阀中的第一四通换向阀连通；所述第一温度传感器的入口与所述两个四通换向阀中的第二四通换向阀连通；所述外循环泵和所述第一温度传感器连接在晶圆加工腔底座两侧。
12.根据本发明提供的一种双循环温控装置，所述内循环管路包括内循环泵、三通调节阀和第二温度传感器；
13.所述内循环泵的出口和所述两个四通换向阀中的第一四通换向阀连通；所述第二温度传感器的入口与所述两个四通换向阀中的第二四通换向阀连通；所述第二温度传感器的出口与所述三通调节阀的入口连通；所述三通调节阀的第一出口与所述换热器的吸热通路入口连通；所述三通调节阀的第二出口和所述换热器的吸热通路出口分别与所述内循环泵的入口连通。
14.根据本发明提供的一种双循环温控装置，所述制冷管路包括依次连接的制冷压缩机、冷凝器和电子膨胀阀；
15.所述电子膨胀阀和所述蒸发器的吸热通路入口连通；所述制冷压缩机的入口与所
述蒸发器的吸热通路出口连通；所述冷凝器的入口与所述制冷压缩机的出口连通；所述冷凝器的出口与所述电子膨胀阀连通。
16.本发明还提供一种双循环温控装置控制方法，包括：
17.获取双循环温控装置的当前设定出口温度，所述双循环温控装置为上述的双循环温控装置；
18.根据所述当前设定出口温度，确定所述双循环温控装置所处的工况类型；
19.在所述工况类型为高温工况的情况下，控制两个四通换向阀将蒸发器的放热通路与内循环管路连通，以及换热器的放热通路与外循环管路连通，使得所述外循环管路和所述内循环管路通过所述换热器换热，所述内循环管路和制冷管路通过蒸发器换热。
20.根据本发明提供的一种双循环温控装置控制方法，所述方法还包括：
21.获取所述内循环管路中第二温度传感器的实时测量温度和目标温度；
22.根据所述实时测量温度和所述目标温度的差值，调节所述制冷管路中电子膨胀阀的开度。
23.根据本发明提供的一种双循环温控装置控制方法，所述方法还包括：
24.获取所述外循环管路中第一温度传感器的实时出口温度；
25.根据所述实时出口温度和当前设定出口温度的差值，调节所述内循环管路中三通调节阀的开度。
26.根据本发明提供的一种双循环温控装置控制方法，所述根据所述当前设定出口温度，确定所述双循环温控装置所处的工况类型，包括：
27.将所述当前设定出口温度与参考温度比较，所述参考温度基于所述双循环温控装置的最低设定出口温度和预设值确定；
28.在所述当前设定出口温度小于所述参考温度的情况下，确定所述双循环温控装置所处的工况类型为低温工况；
29.在所述当前设定出口温度大于或等于所述参考温度的情况下，确定所述双循环温控装置所处的工况类型为高温工况。
30.根据本发明提供的一种双循环温控装置控制方法，所述根据所述当前设定出口温度，确定所述双循环温控装置所处的工况类型之后，还包括：
31.在所述工况类型为低温工况的情况下，控制两个四通换向阀将蒸发器的放热通路与外循环管路连通，以及换热器的放热通路与内循环管路连通，使得所述外循环管路和制冷管路通过蒸发器换热。
32.根据本发明提供的一种双循环温控装置控制方法，所述方法还包括以下至少一种：
33.获取所述外循环管路中第一温度传感器的实时出口温度；根据所述实时出口温度和当前设定出口温度的差值，调节所述制冷管路中电子膨胀阀的开度；
34.获取所述蒸发器的过热度；根据所述过热度修正所述制冷管路中电子膨胀阀的开度。
35.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述双循环温控装置控制方法。
36.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述双循环温控装置控制方法。
37.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述双循环温控装置控制方法。
38.本发明提供的一种双循环温控装置及其控制方法，使双循环温控装置在低温工况或高温工况下，通过两个四通换向阀切换与换热器的放热通路连通的循环管路，以及与蒸发器的放热通路连通的循环管路，达到控制双循环系统(冷剂循环系统)和制冷系统的换热方式。在高温工况下，通过外循环管路和内循环管路通过换热器进行换热，内循环管路通过蒸发器与制冷管路进行换热，双重换热，可以降低蒸发器内的温差，使制冷管路中的制冷压缩机吸气过热度处于合适的范围内，改善高温工况下制冷系统的运行状态，使制冷系统的运行状态更稳定，优化高温工况的制冷系统稳定性，提高温控精度。此外，双循环温控装置的出口温度，可以通过调节换热器内恒温的低温循环液的流量对外循环液进行控温，相比调节制冷系统，对换热量的控制更线性，双循环温控装置的出口温度控温精度更高。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明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。
40.图1是本发明提供的双循环温控装置的结构示意图之一；
41.图2是本发明提供的双循环温控装置的结构示意图之二；
42.图3是本发明提供的双循环温控装置控制方法的流程示意图；
43.图4是本发明提供的高温工况下控制第二温度传感器的流程示意图；
44.图5是本发明提供的高温工况下控制第一温度传感器的流程示意图；
45.图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。
46.附图标记：
47.1：蒸发器；2：换热器；3：外循环泵；4：第一温度传感器；5：第一四通换向阀；6：第二四通换向阀；7：晶圆加工腔底座；8：内循环泵；9：三通调节阀；10：第二温度传感器；11：制冷压缩机；12：冷凝器；13：电子膨胀阀。
具体实施方式
48.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.为了便于更加清晰地理解本发明各实施例，首先对一些相关的背景知识进行如下介绍。
50.在半导体晶圆刻蚀工艺中，温度对刻蚀精度的影响很大，为了控制刻蚀精度，需要对加工腔内温度进行高精度恒温控制。因此，需要为刻蚀设备配置专用的温控装置。
51.随着刻蚀工艺的不断发展，对刻蚀精度的要求越来越高，导致所需求的加工腔温度逐渐降低，目前已进入-40℃至-70℃区间。而在晶圆加工工艺的不同节点，或者不同的刻蚀工艺，所使用的温度均有差别，所以温控装置需要满足较大范围的运行温度区间，对于目前一些先进刻蚀工艺要求，温控装置的运行范围超过50℃。
52.现有技术中，大部分温控装置的制冷系统为氟利昂制冷系统，并根据温控装置所需的最低使用温度，选择单级制冷或复叠制冷。温控装置中使用电子氟化液作为载冷剂，通过控制恒温液体进入晶圆加工腔底座内流道，实现对加工腔环境的恒温控制。
53.氟利昂制冷系统的冷却能力随着运行温度的下降会出现明显降低，所以氟利昂制冷系统选型依据温控装置的最低温度及其负载量设计制冷系统，确定器件规格。当温控装置进入高温工况后，随着温控装置运行温度值大范围的升高，制冷系统的蒸发温度无法同步大范围升高，导致高温工况下，载冷剂温度与制冷系统蒸发温度温差过高，进而导致过热度超上限，排气温度过高等问题发生，进而使制冷系统运行不稳定，同时温控精度变差。另外半导体温控装置的热负荷在低温和高温工况下差别不大，所以在高温工况下，随着蒸发温度升高，制冷系统制冷能力上限较大，但加工腔内热负荷并未提升，会导致制冷系统输出比例大幅下降，即制冷系统电子膨胀阀容易进入小开度死区内，调节量不准，引起温控不稳定。
54.下面结合图1-图5描述本发明的双循环温控装置及其控制方法。
55.图1是本发明提供的双循环温控装置的结构示意图之一，图2是本发明提供的双循环温控装置的结构示意图之二。参见图1和图2，该双循环温控装置，包括：制冷系统、双循环系统和蒸发器1；所述制冷系统的制冷管路与所述蒸发器1的吸热通路连通；所述双循环系统包括外循环管路、内循环管路、两个四通换向阀和换热器2；所述四通换向阀用于切换与所述蒸发器1的放热通路连通的循环管路，以及切换与所述换热器2的放热通路连通的循环管路；所述换热器2用于所述外循环管路和所述内循环管路之间的换热。
56.具体地，循环管路是指外循环管路或内循环管路。外循环管路用于控制出口温度。制冷系统可以是单级制冷循环，也可以是复叠制冷循环的低温级。
57.如图1和图2所示，双循环温控装置的双循环系统中设置了两个四通换向阀，通过转动、切换两个四通换向阀，可以实现蒸发器1的放热通路连接内循环管路，与蒸发器1的放热通路连接外循环管路之间的切换，同时可以实现换热器2的放热通路连接内循环管路，与换热器2的放热通路连接外循环管路之间的切换。
58.当双循环温控装置的工况切换为高温工况时，如图1所示，转动、切换两个四通换向阀，使蒸发器1的放热通路与内循环管路连通，如图1中虚线所示的回路；换热器2的放热通路与外循环管路连通，如图1中右侧实线所示的回路。此时，外循环管路和内循环管路同时工作，外循环管路和内循环管路通过换热器2进行换热，内循环管路通过蒸发器1与制冷管路进行换热。
59.当双循环温控装置的工况切换为低温工况时，如图2所示，转动、切换两个四通换向阀，使蒸发器1的放热通路与外循环管路连通，如图2中虚线所示的回路；换热器2的放热通路与内循环管路连通，如图2中右侧实线所示的回路。此时，内循环管路处于停止状态，不工作，由外循环管路通过蒸发器1与制冷管路进行换热。
60.本发明提供的双循环温控装置，使双循环温控装置在低温工况或高温工况下，通
过两个四通换向阀切换与换热器的放热通路连通的循环管路，以及与蒸发器的放热通路连通的循环管路，达到控制双循环系统(冷剂循环系统)和制冷系统的换热方式。在高温工况下，通过外循环管路和内循环管路通过换热器进行换热，内循环管路通过蒸发器与制冷管路进行换热，双重换热，可以降低蒸发器内的温差，使制冷管路中的制冷压缩机吸气过热度处于合适的范围内，改善高温工况下制冷系统的运行状态，使制冷系统的运行状态更稳定，优化高温工况的制冷系统稳定性，提高温控精度。此外，双循环温控装置的出口温度，可以通过调节换热器内恒温的低温循环液的流量对外循环液进行控温，相比调节制冷系统，对换热量的控制更线性，双循环温控装置的出口温度控温精度更高。
61.在上述实施例的基础上，进一步地，所述外循环管路包括外循环泵3和用于测量出口温度的第一温度传感器4；所述外循环泵3的出口和所述两个四通换向阀中的第一四通换向阀5连通；所述第一温度传感器4的入口与所述两个四通换向阀中的第二四通换向阀6连通；所述外循环泵3和所述第一温度传感器4连接在晶圆加工腔底座7两侧。
62.参见图1，在高温工况下，外循环管路、换热器2的放热通路和晶圆加工腔底座7形成外循环液回路，该外循环液回路包括依次连接的外循环泵3、第一四通换向阀5、换热器2的放热通路、第二四通换向阀6、第一温度传感器4和晶圆加工腔底座7。
63.参见图2，在低温工况下，外循环管路、蒸发器1的放热通路和晶圆加工腔底座7形成外循环液回路，该外循环液回路包括依次连接的外循环泵3、第一四通换向阀5、蒸发器1的放热通路、第二四通换向阀6、第一温度传感器4和晶圆加工腔底座7。
64.需要说明的是，第一温度传感器4设置在晶圆加工腔底座7的入口侧，外循环泵3设置在晶圆加工腔底座7的出口侧。
65.如此，在外循环管路上设置外循环泵，能够实现外循环管路中循环液的循环流动。将第一温度传感器和外循环泵设置在晶圆加工腔底座两侧，可以使第一温度传感器能够检测到流入晶圆加工腔底座的循环液的温度，也即出口温度，有利于为蚀刻工艺提供合适的温度环境，保证蚀刻工艺的顺利进行。
66.在上述实施例的基础上，进一步地，所述内循环管路包括内循环泵8、三通调节阀9和第二温度传感器10；所述内循环泵8的出口和所述两个四通换向阀中的第一四通换向阀5连通；所述第二温度传感器8的入口与所述两个四通换向阀中的第二四通换向阀6连通；所述第二温度传感器10的出口与所述三通调节阀9的入口连通；所述三通调节阀9的第一出口与所述换热器2的吸热通路入口连通；所述三通调节阀9的第二出口和所述换热器2的吸热通路出口分别与所述内循环泵8的入口连通。
67.具体地，三通调节阀9为电动三通调节阀。
68.参见图1，在高温工况下，内循环管路、蒸发器1的放热通路以及换热器2的吸热通路形成内循环液回路，该内循环液回路包括依次连接的内循环泵8、第一四通换向阀5、蒸发器1的放热通路、第二四通换向阀6、第二温度传感器10、三通调节阀9和换热器2的吸热通路。高温工况下，内循环系统处于启动或工作状态，即内循环泵8开启。
69.参见图2，在低温工况下，内循环管路、换热器2的放热通路以及换热器2的吸热通路形成内循环液回路，该内循环液回路包括依次连接的内循环泵8、第一四通换向阀5、换热器1的放热通路、第二四通换向阀6、第二温度传感器10、三通调节阀9和换热器2的吸热通路。低温工况下，内循环系统处于停止状态，即内循环泵8关闭。
70.如此，在内循环管路上设置内循环泵，能够实现内循环管路中循环液的循环流动。将第二温度传感器设置在三通调节阀的入口侧，并将三通调节阀的第一出口与换热器的吸热通路入口连通，可以使第二温度传感器能够检测到流入换热器的循环液的温度，有利于在高温工况下，使换热器两侧的介质(循环液)温差适中，保证换热器有较高的换热效率，进而为蚀刻工艺提供合适的温度环境，保证蚀刻工艺的顺利进行。
71.在上述实施例的基础上，进一步地，所述制冷管路包括依次连接的制冷压缩机11、冷凝器12和电子膨胀阀13；所述电子膨胀阀和所述蒸发器的吸热通路入口连通；所述制冷压缩机的入口与所述蒸发器的吸热通路出口连通；所述冷凝器的入口与所述制冷压缩机的出口连通；所述冷凝器的出口与所述电子膨胀阀连通。
72.参见图1和图2，在高温工况或低温工况下，制冷管路和蒸发器1的吸热通路形成制冷循环液回路，该制冷循环液回路包括依次连接的制冷压缩机11、冷凝器12、电子膨胀阀13和蒸发器1的吸热通路。
73.通过在制冷管路上设置制冷压缩机、冷凝器和电子膨胀阀，并且通过调节电子膨胀阀，实现对制冷系统的制冷温度和制冷量的调节，有利于为蚀刻工艺提供合适的温度环境，保证蚀刻工艺的顺利进行。
74.下面对本发明提供的双循环温控装置控制方法进行描述，下文描述的双循环温控装置控制方法与上文描述的双循环温控装置可相互对应参照。
75.图3是本发明提供的双循环温控装置控制方法的流程示意图，参见图3所示，该方法包括步骤301-步骤304，其中：
76.步骤301：获取双循环温控装置的当前设定出口温度，所述双循环温控装置为上述的双循环温控装置。
77.具体地，双循环温控装置为本发明上文描述的双循环温控装置。当前设定出口温度是指针对当前需要进行刻蚀工艺所对应的温度，即需要双循环温控装置控制达到的温度，也即目标出口温度。
78.实际应用中，获取当前设定出口温度的方法有多种。可以识别当前的刻蚀工艺，将该刻蚀工艺与预存的温度对照表进行比对，将比对成功的温度，确定为当前设定出口温度，其中，温度对照表中记载有各刻蚀工艺对应的温度。可以通过显示器显示当前设定出口温度的输入页面，由工作人员输入当前设定出口温度。还可以直接接收外部输入的当前设定出口温度。
79.步骤302：根据所述当前设定出口温度，确定所述双循环温控装置所处的工况类型。
80.具体地，工况类型是指工作状况的类型，包括高温工况和低温工况两类。
81.实际应用中，在获取到当前设定出口温度后，可以将当前设定出口温度与各工况类型对应的温度进行对比，从而判断双循环温控装置所处的工况类型；也可以将当前设定出口温度与参考温度进行比较，从而判断双循环温控装置所处的工况类型。
82.例如，高温工况对应的温度范围为0度及其以上，低温工况对应的温度范围为0度以下。若当前设定出口温度为10度，则双循环温控装置所处的工况类型为高温工况。
83.步骤304：在所述工况类型为高温工况的情况下，控制两个四通换向阀将蒸发器的放热通路与内循环管路连通，以及换热器的放热通路与外循环管路连通，使得所述外循环
管路和所述内循环管路通过所述换热器换热，所述内循环管路和制冷管路通过蒸发器换热。
84.实际应用中，在双循环温控装置处于高温工况的情况下，如图1所示，控制两个四通换向阀进行切换、转动，使蒸发器1的放热通路与内循环管路连通，如图1中虚线所示的回路；换热器2的放热通路与外循环管路连通，如图1中右侧实线所示的回路。此时，外循环管路和内循环管路同时工作，外循环管路和内循环管路通过换热器2进行换热，内循环管路通过蒸发器1与制冷管路进行换热，从而使外循环管路的出口温度与当前设定出口温度一致。
85.本发明提供的双循环温控装置控制方法，通过两个四通换向阀切换与换热器的放热通路连通的循环管路，以及与蒸发器的放热通路连通的循环管路，达到控制双循环系统(冷剂循环系统)和制冷系统的换热方式。在高温工况下，通过外循环管路和内循环管路通过换热器进行换热，内循环管路通过蒸发器与制冷管路进行换热，双重换热，可以降低蒸发器内的温差，使制冷管路中的制冷压缩机吸气过热度处于合适的范围内，改善高温工况下制冷系统的运行状态，使制冷系统的运行状态更稳定，优化高温工况的制冷系统稳定性，提高温控精度。此外，双循环温控装置的出口温度，可以通过调节换热器内恒温的低温循环液的流量对外循环液进行控温，相比调节制冷系统，对换热量的控制更线性，双循环温控装置的出口温度控温精度更高。
86.需要说明的是，本发明提供的双循环温控装置，在热负荷在低温工况和高温工况下差别不大的情况下，避免了高温工况随着蒸发温度升高，制冷系统制冷能力上限较大，加工腔内热负荷并未提升，导致制冷系统输出比例大幅下降的问题，即避免了制冷系统电子膨胀阀容易进入小开度死区内，调节量不准，引起温控不稳定的问题，进一步保证了温控的稳定性和精准性。
87.可选地，为了进一步提高控温精度，还可以对制冷管路中电子膨胀阀进行调节。即双循环温控装置控制方法还包括：
88.获取所述内循环管路中第二温度传感器的实时测量温度和目标温度；
89.根据所述实时测量温度和所述目标温度的差值，调节所述制冷管路中电子膨胀阀的开度。
90.具体地，目标温度是指为第二温度传感器设置的目标值。
91.实际应用中，可以先采集第二温度传感器的实时测量温度，并获取第二温度传感器的目标温度。
92.获取第二温度传感器的目标温度的方法有多种，可以是基于预先设定的具体数值，如10度、0度等等；还可以基于当前的工况类型确定选择的温度，例如高温工况对应10度，低温工况对应-10度，若当前是高温工况，则目标温度为10度。
93.优选地，获取第二温度传感器的目标温度时，可以基于当前设定出口温度、双循环温控装置的最低设定出口温度和预设值确定，例如，将当前设定出口温度与10的差作为第一温度，将最低设定出口温度和预设值的和作为第二温度，将第一温度和第二温度中的最小值作为第二温度传感器的目标温度，如式1所示。
94.t’＝min(t-10，x+m) (式1)
95.其中，t’为目标温度，t为当前设定出口温度，x为最低设定出口温度，m为预设值。
96.如此，可以保证换热器两侧的介质(循环液)温差较高，不低于10度，能保证换热器
有较高的换热效率。
97.进一步地，计算实时测量温度和目标温度的差值，然后基于该差值，利用pid(proportion integral differential)算法调节电子膨胀阀的开度，即将该差值作为pid算法的输入，根据pid算法的输出调节制冷管路中电子膨胀阀的开度。
98.参见图4，图4是本发明提供的高温工况下控制第二温度传感器的流程示意图：采集第二温度传感器的实时测量温度(温度测量值)，然后计算实时测量温度和目标温度的差值，即将第二温度传感器的实时测量温度和目标温度相减得到的差值。接着，使用pid算法调节电子膨胀阀的开度，即将差值输入pid算法，计算得到电子膨胀阀的目标开度值，根据电子膨胀阀的目标开度值调节电子膨胀阀的开度，从而实现第二温度传感器的恒温控制。
99.如此，通过第二温度传感器的实时测量温度和目标温度，不仅可以调节电子膨胀阀的开度，同时控制合适的蒸发器出口过热度，从而调节制冷系统制冷量，实现双循环温控装置的恒温控制。
100.可选地，为了保证出口温度的恒定，还可以对三通调节阀的开度进行调节。即双循环温控装置控制方法还包括：
101.获取所述外循环管路中第一温度传感器的实时出口温度；
102.根据所述实时出口温度和当前设定出口温度的差值，调节所述内循环管路中三通调节阀的开度。
103.实际应用中，可以先采集第一温度传感器的实时出口温度，然后计算实时出口温度和当前设定出口温度的差值，然后基于该差值，利用pid(proportion integral differential)算法调节三通调节阀的开度，即将该差值作为pid算法的输入，根据pid算法的输出调节内循环管路中三通调节阀的开度。
104.参见图5，图5是本发明提供的高温工况下控制第一温度传感器的流程示意图：采集第一温度传感器的实时出口温度(温度测量值)，然后计算实时出口温度和当前设定出口温度的差值，即将第一温度传感器的实时出口温度和当前设定出口温度相减得到的差值。接着，使用pid算法调节三通调节阀的开度，即将差值输入pid算法，计算得到三通调节阀的目标开度值，根据三通调节阀的目标开度值调节三通调节阀的开度，从而实现第一温度传感器的恒温控制。
105.如此，通过第一温度传感器的实时出口温度和当前设定出口温度，不仅可以调节三通调节阀的开度，同时可以控制换热器内换热量，保证双循环温控装置出口温度恒定。
106.需要说明的是，在高温工况下，可以通过改变制冷系统温控目标点为第二温度传感器，并为第二温度传感器设定合适的目标温度。通过调节电动三通阀控制双循环温控装置出口温度恒定。
107.可选地，所述根据所述当前设定出口温度，确定所述双循环温控装置所处的工况类型，具体实现过程可以如下：
108.将所述当前设定出口温度与参考温度比较；
109.在所述当前设定出口温度小于所述参考温度的情况下，确定所述双循环温控装置所处的工况类型为低温工况；
110.在所述当前设定出口温度大于或等于所述参考温度的情况下，确定所述双循环温控装置所处的工况类型为高温工况。
111.具体地，参考温度是指用于衡量高温工况和低温工况的温度。
112.实际应用中，可以先获取参考温度，参考温度可以是直接获得的温度值，例如，10度、20度等；也可以基于所述双循环温控装置的最低设定出口温度和预设值确定，例如，将最低设定出口温度与预设值的和作为参考温度，其中，预设值为系统配置调试得出的一个常数值，一般取值在10-20之间。
113.进一步地，若当前设定出口温度小于参考温度，则确定双循环温控装置处于低温工况；若当前设定出口温度大于或等于参考温度，则确定双循环温控装置处于高温工况。
114.例如，当t《x+m时，双循环温控装置处于低温工况，当t≥x+m时，双循环温控装置处于高温工况，其中，t为当前设定出口温度，x为最低设定出口温度，m为预设值。
115.如此，通过当前设定出口温度与参考温度，可以快速确定双循环温控装置所处的工况类型，有利于根据工况类型使用不同的换热方式，进一步提高了双循环温控装置的温控精度。
116.可选地，所述根据所述当前设定出口温度，确定所述双循环温控装置所处的工况类型之后，还包括：
117.在所述工况类型为低温工况的情况下，控制两个四通换向阀将蒸发器的放热通路与外循环管路连通，以及换热器的放热通路与内循环管路连通，使得所述外循环管路和制冷管路通过蒸发器换热。
118.实际应用中，在双循环温控装置处于低温工况的情况下，如图2所示，控制两个四通换向阀进行切换、转动，使蒸发器1的放热通路与外循环管路连通，如图2中虚线所示的回路；换热器2的放热通路与内循环管路连通，如图2中右侧实线所示的回路。此时，内循环管路处于停止状态，不工作，由外循环管路通过蒸发器1与制冷管路进行换热。如此，使双循环温控装置在低温工况下，停用内循环管路，在保证恒温控制的情况下，可以减少资源浪费。
119.可选地，在双循环温控装置处于低温工况的情况下，可以通过调节电子膨胀阀的开度，进一步提高温控的精准度。也即双循环温控装置控制方法还包括以下至少一种：
120.获取所述外循环管路中第一温度传感器的实时出口温度；根据所述实时出口温度和当前设定出口温度的差值，调节所述制冷管路中电子膨胀阀的开度；
121.获取所述蒸发器的过热度；根据所述过热度修正所述制冷管路中电子膨胀阀的开度。
122.实际应用中，可以采集第一温度传感器的实时出口温度，然后计算实时出口温度和当前设定出口温度的差值，然后基于该差值，利用pid算法调节电子膨胀阀的开度，即将该差值作为pid算法的输入，根据pid算法的输出调节制冷管路中电子膨胀阀的开度。可以获取蒸发器的过热度，根据过热度调整制冷管路中电子膨胀阀的开度。为了提高调节精度，可以根据实时出口温度和当前设定出口温度的差值调整电子膨胀阀的开度，同时根据蒸发器的过热度修正电子膨胀阀的开度。如此，通过调节电子膨胀阀的开度，从而调节制冷系统制冷量，实现双循环温控装置的恒温控制。
123.下面结合图1和图2对本发明提供的双循环温控装置控制方法进行说明。
124.设定双循环温控装置出口温度的设计温度最低值(最低设定出口温度)为x，预设值为m。
125.当双循环温控装置的当前设定出口温度t《x+m时，双循环温控装置处于低温工况，
如图1所示，其中m为预设值。此时蒸发器1内制冷剂蒸发温度与循环液温度温差合适，根据第一温度传感器4的温度测量值(实时出口温度)调节电子膨胀阀13的开度，同时控制合适的蒸发器1出口过热度，从而调节制冷系统制冷量，实现双循环温控装置的恒温控制。此模式下，使用pid算法，根据出口温度点实际温差(实时出口温度与当前设定出口温度的差值)，调节电子膨胀阀13，同时也可以根据蒸发器1出口过热度修正电子膨胀阀13。
126.当双循环温控装置的当前设定出口温度t≥x+m时，双循环温控装置处于高温工况，需要切换第一四通换向阀5和第二四通换向阀6，切换后的双循环温控装置如图2所示。在内循环管路中，循环泵3启动，设定第二温度传感器10的目标温度t’＝min(t-10，x+m)，即保证经过换热器2两侧的介质(循环液)温差不低于10℃，保证换热器2有较高的换热效率。同时保证蒸发器4两侧介质(循环液)温差不会过高。此运行状态下，根据第二温度传感器10的实时测量温度与目标温度调节电子膨胀阀13的开度，同时控制合适的蒸发器1的出口过热度，从而调节制冷系统制冷量，实现内循环液的恒温控制。另外，还可以根据第一温度传感器4的温差(实时出口温度与当前设定出口温度的差值)，使用pid算法调节三通调节阀9的开度，控制换热器2内的换热量，保证双循环温控装置出口温度恒定。
127.图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(communications interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行双循环温控装置控制方法，该方法包括：获取双循环温控装置的当前设定出口温度，所述双循环温控装置为上述的双循环温控装置；根据所述当前设定出口温度，确定所述双循环温控装置所处的工况类型；在所述工况类型为高温工况的情况下，控制两个四通换向阀将蒸发器的放热通路与内循环管路连通，以及换热器的放热通路与外循环管路连通，使得所述外循环管路和所述内循环管路通过所述换热器换热，所述内循环管路和制冷管路通过蒸发器换热。
128.此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
129.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的双循环温控装置控制方法，该方法包括：获取双循环温控装置的当前设定出口温度，所述双循环温控装置为上述的双循环温控装置；根据所述当前设定出口温度，确定所述双循环温控装置所处的工况类型；在所述工况类型为高温工况的情况下，控制两个四通换向阀将蒸发器的放热通路与内循环管路连通，以及换热器的放热通路与外循环管路连通，使得所述外循环管路和所述内循环管路通过所述换热器换热，所述内循环管路和制冷管路通过蒸发器换热。
130.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的双循环温控装置控制方法，该方法包括：获取双循环温控装置的当前设定出口温度，所述双循环温控装置为上述的双循环温控装置；根据所述当前设定出口温度，确定所述双循环温控装置所处的工况类型；在所述工况类型为高温工况的情况下，控制两个四通换向阀将蒸发器的放热通路与内循环管路连通，以及换热器的放热通路与外循环管路连通，使得所述外循环管路和所述内循环管路通过所述换热器换热，所述内循环管路和制冷管路通过蒸发器换热。
131.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
132.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
133.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。

技术特征：
1.一种双循环温控装置，其特征在于，包括：制冷系统、双循环系统和蒸发器；所述制冷系统的制冷管路与所述蒸发器的吸热通路连通；所述双循环系统包括外循环管路、内循环管路、两个四通换向阀和换热器；所述四通换向阀用于切换与所述蒸发器的放热通路连通的循环管路，以及切换与所述换热器的放热通路连通的循环管路；所述换热器用于所述外循环管路和所述内循环管路之间的换热。2.根据权利要求1所述的双循环温控装置，其特征在于，所述外循环管路包括外循环泵和用于测量出口温度的第一温度传感器；所述外循环泵的出口和所述两个四通换向阀中的第一四通换向阀连通；所述第一温度传感器的入口与所述两个四通换向阀中的第二四通换向阀连通；所述外循环泵和所述第一温度传感器连接在晶圆加工腔底座两侧。3.根据权利要求1或2所述的双循环温控装置，其特征在于，所述内循环管路包括内循环泵、三通调节阀和第二温度传感器；所述内循环泵的出口和所述两个四通换向阀中的第一四通换向阀连通；所述第二温度传感器的入口与所述两个四通换向阀中的第二四通换向阀连通；所述第二温度传感器的出口与所述三通调节阀的入口连通；所述三通调节阀的第一出口与所述换热器的吸热通路入口连通；所述三通调节阀的第二出口和所述换热器的吸热通路出口分别与所述内循环泵的入口连通。4.根据权利要求1所述的双循环温控装置，其特征在于，所述制冷管路包括依次连接的制冷压缩机、冷凝器和电子膨胀阀；所述电子膨胀阀和所述蒸发器的吸热通路入口连通；所述制冷压缩机的入口与所述蒸发器的吸热通路出口连通；所述冷凝器的入口与所述制冷压缩机的出口连通；所述冷凝器的出口与所述电子膨胀阀连通。5.一种双循环温控装置控制方法，其特征在于，包括：获取双循环温控装置的当前设定出口温度，所述双循环温控装置为权利要求1至4任一项所述的双循环温控装置；根据所述当前设定出口温度，确定所述双循环温控装置所处的工况类型；在所述工况类型为高温工况的情况下，控制两个四通换向阀将蒸发器的放热通路与内循环管路连通，以及换热器的放热通路与外循环管路连通，使得所述外循环管路和所述内循环管路通过所述换热器换热，所述内循环管路和制冷管路通过蒸发器换热。6.根据权利要求5所述的双循环温控装置控制方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述内循环管路中第二温度传感器的实时测量温度和目标温度；根据所述实时测量温度和所述目标温度的差值，调节所述制冷管路中电子膨胀阀的开度。7.根据权利要求5或6所述的双循环温控装置控制方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述外循环管路中第一温度传感器的实时出口温度；根据所述实时出口温度和当前设定出口温度的差值，调节所述内循环管路中三通调节阀的开度。8.根据权利要求5所述的双循环温控装置控制方法，其特征在于，所述根据所述当前设
定出口温度，确定所述双循环温控装置所处的工况类型，包括：将所述当前设定出口温度与参考温度比较，所述参考温度基于所述双循环温控装置的最低设定出口温度和预设值确定；在所述当前设定出口温度小于所述参考温度的情况下，确定所述双循环温控装置所处的工况类型为低温工况；在所述当前设定出口温度大于或等于所述参考温度的情况下，确定所述双循环温控装置所处的工况类型为高温工况。9.根据权利要求5所述的双循环温控装置控制方法，其特征在于，所述根据所述当前设定出口温度，确定所述双循环温控装置所处的工况类型之后，还包括：在所述工况类型为低温工况的情况下，控制两个四通换向阀将蒸发器的放热通路与外循环管路连通，以及换热器的放热通路与内循环管路连通，使得所述外循环管路和制冷管路通过蒸发器换热。10.根据权利要求9所述的双循环温控装置控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下至少一种：获取所述外循环管路中第一温度传感器的实时出口温度；根据所述实时出口温度和当前设定出口温度的差值，调节所述制冷管路中电子膨胀阀的开度；获取所述蒸发器的过热度；根据所述过热度修正所述制冷管路中电子膨胀阀的开度。

技术总结
本发明提供一种双循环温控装置及其控制方法，其中双循环温控装置，包括：制冷系统、双循环系统和蒸发器；所述制冷系统的制冷管路与所述蒸发器的吸热通路连通；所述双循环系统包括外循环管路、内循环管路、两个四通换向阀和换热器；所述四通换向阀用于切换与所述蒸发器的放热通路连通的循环管路，以及切换与所述换热器的放热通路连通的循环管路；所述换热器用于所述外循环管路和所述内循环管路之间的换热。本发明实现了换热方式的切换，高温工况下可降低蒸发器内的温差，改善制冷系统的运行状态，提高温控精度。通过调节换热器内恒温的低温循环液的流量对外循环液进行控温，对换热量的控制更线性，进一步提高了出口温度控温精度。度。度。


技术研发人员：刘紫阳
受保护的技术使用者：北京京仪自动化装备技术股份有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/8/9