一种显影液的温控装置及其温控方法

技术领域

本发明涉及一种显影液的温控装置，同时还涉及使用该温控装置的温控方法。

背景技术

在半导体芯片的生产过程中，需要使用显影液和光刻胶，而对显影液和光刻胶的温度有着非常严苛的要求，一般都是需要在23±0.1摄氏度；而目前的显影液的温控装置是在显影液供应管的前端直接设置了电加热装置，利用电加热装置对显影液供应管中的显影液进行加热，然后在利用显影液供应管外部的降温装置对显影液进行冷却，这种结构导致温度的调控灵敏度比较低，并且温度的调控也可能不准确，容易出现偏差，尤其是显影液的流速出现波动时，其温度调控的准确度就更低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种显影液的温控装置，该温控装置可以更加准确的调节显影液的温度。

本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种显影液的温控方法，该温控方法使用了上述的显影液，使温度的调控更准确，温度调节的灵敏度更高。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种显影液的温控装置，包括显影液供应管，所述温控装置还包括第一换热三通接头、第二换热三通接头和换热套管，所述第一换热三通接头上设置有相互连通的第一贯穿管口、第一连接管口和换热介质注入管口，所述第二换热三通接头上设置有相互连通的第二贯穿管口、第二连接管口和换热介质流出管口，所述换热套管套装在显影液供应管的外部一段，所述显影液供应管依次贯穿第一换热三通接头的第一贯穿管口和第一连接管口、第二换热三通接头上的第二连接管口和第二贯穿管口，所述显影液供应管与第一贯穿管口和第二贯穿管口之间密封配合；所述换热套管一端密封插装固定于第一换热三通接头的第一连接管口，另一端密封插装固定于第二换热三通接头的第二连接管口，所述换热介质注入管口上密封插装有换热介质供应管，所述换热介质流出管口密封插装有换热介质流出管，所述换热介质供应管和换热介质流出管分别连接对换热介质进行调温的调温换热装置。

作为一种优选的方案，所述第一贯穿管口的直径大于显影液供应管，所述第一贯穿管口上设置有台阶孔，台阶孔的底部安装有密封圈，所述台阶孔内螺纹安装有中空的压紧螺柱。

作为一种优选的方案，所述换热介质注入管口和换热介质流出管口的结构相同，所述换热介质注入管口上设置有连接螺口，所述连接螺口螺纹连接接插头的一端，所述接插头的另一端设置有阶梯孔且设置了外螺纹段，所述换热介质供应管的端部活动安装有第一压紧螺套，所述换热介质供应管插入所述阶梯孔内且所述第一压紧螺套与外螺纹段螺纹连接。

作为一种优选的方案，所述第一连接管口和第二连接管口的结构相同，所述第一连接管口上螺纹安装有连接管接头，所述连接管接头内部设置有贯通孔且另一端设置有安装台阶孔，所述换热套管的两端分别活接有第二压紧螺套，所述换热套管插入所述安装台阶孔内且通过第二压紧螺套螺纹连接。

作为一种优选的方案，所述第一连接管口上的接插头上的阶梯孔的内沿设置成倾斜的内倒角，所述换热介质供应管的端部设置有圆锥凸环，所述圆锥凸环的小径端朝向接插头且插入所述阶梯孔内与内倒角密封配合，所述第一压紧螺套与圆锥凸环的大径端的底面设置有密封圈。

作为一种优选的方案，所述调温换热装置包括箱体，所述箱体内设置有第一热交换模块和第二热交换模块，第一热交换模块和第二热交换模块之间贴合有珀尔帖元件，所述第一热交换模块上设置介质通道且介质通道两端分别设置介质入口和介质出口，所述换热介质供应管和换热介质流出管分别与介质入口和介质出口相连通，所述换热介质供应管或换热介质流出管上设置输送泵，所述第二热交换模块上设置有水循环通道且水循环通道两端设置进水口和出水口，进水口和出水口分别与循环水管路相连通，所述箱体内设置有控制所述珀尔帖元件工作的温度控制器。

作为一种优选的方案，所述换热介质供应管和换热介质流出管为一条换热介质管道，所述换热介质管道贯穿所述第一热交换模块上介质通道。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于所述温控装置还包括第一换热三通接头、第二换热三通接头和换热套管，所述第一换热三通接头上设置有相互连通的第一贯穿管口、第一连接管口和换热介质注入管口，所述第二换热三通接头上设置有相互连通的第二贯穿管口、第二连接管口和换热介质流出管口，所述换热套管套装在显影液供应管的外部一段，所述显影液供应管依次贯穿第一换热三通接头的第一贯穿管口和第一连接管口、第二换热三通接头上的第二连接管口和第二贯穿管口，所述显影液供应管与第一贯穿管口和第二贯穿管口之间密封配合；所述换热套管一端密封插装固定于第一换热三通接头的第一连接管口，另一端密封插装固定于第二换热三通接头的第二连接管口，所述换热介质注入管口上密封插装有换热介质供应管，所述换热介质流出管口密封插装有换热介质流出管，所述换热介质供应管和换热介质流出管分别连接对换热介质进行调温的调温换热装置，因此，利用调温换热装置先对换热介质进行调温，使其温度控制在显影液所需的温度23±0.1℃，然后换热介质在换热套管内与显影液供应管中的显影液进行热交换，而由于换热介质的温度是满足了显影液温度的要求，因此在与显影液进行热交换时可以控制显影液的最高温度，最终由于换热介质的温度为23±0.1℃，因此只需要保证足够的热交换长度和时间，就可以确保显影液最终的温度为23±0.1℃，即使显影液的流速出现波动，依旧限制了最高温度，避免温度过高而造成半导体生产中的显影质量下降。

又由于所述第一贯穿管口的直径大于显影液供应管，所述第一贯穿管口上设置有台阶孔，台阶孔的底部安装有密封圈，所述台阶孔内螺纹安装有中空的压紧螺柱，这种结构显影液供应管就可以直接穿过压紧螺柱上的孔即可，并且利用压紧螺柱可以挤压密封圈，使显影液供应管能更好的与第一贯穿管口密封配合。

又由于所述换热介质注入管口和换热介质流出管口的结构相同，所述换热介质注入管口上设置有连接螺口，所述连接螺口螺纹连接接插头的一端，所述接插头的另一端设置有阶梯孔且设置了外螺纹段，所述换热介质供应管的端部活动安装有第一压紧螺套，所述换热介质供应管插入所述阶梯孔内且所述第一压紧螺套与外螺纹段螺纹连接，采用上述的连接结构可以方便换热介质供应管和换热介质流出管的对接。

又由于所述第一连接管口上的接插头上的阶梯孔的内沿设置成倾斜的内倒角，所述换热介质供应管的端部设置有圆锥凸环，所述圆锥凸环的小径端朝向接插头且插入所述阶梯孔内与内倒角密封配合，所述第一压紧螺套与圆锥凸环的大径端的底面设置有密封圈，采用上述的结构，不但方便圆锥凸环与内倒角密封，而且方便密封圈的安装，方便密封圈的安装和挤压，密封效果更好。

又由于所述调温换热装置包括箱体，所述箱体内设置有第一热交换模块和第二热交换模块，第一热交换模块和第二热交换模块之间贴合有珀尔帖元件，所述第一热交换模块上设置介质通道且介质通道两端分别设置介质入口和介质出口，所述换热介质供应管和换热介质流出管分别与介质入口和介质出口相连通，所述换热介质供应管或换热介质流出管上设置输送泵，所述第二热交换模块上设置有水循环通道且水循环通道两端设置进水口和出水口，进水口和出水口分别与循环水管路相连通，所述箱体内设置有控制所述珀尔帖元件工作的温度控制器，该调温换热装置采用珀尔帖元件进行调温，反应更迅速，可以通过改变电流的方向来切换加热或者降温，例如，当电流为正向电流时，珀尔帖元件靠近第一热交换模块的一侧温度升高，对应的靠近第二热交换模块的一侧温度则降低，然后循环水管路持续给第二热交换模块热交换，从而确保珀尔帖元件的可靠工作；当电流方向切换时，此时珀尔帖元件靠近第一热交换模块的一侧温度降低，对应的靠近第二热交换模块的一侧温度则升高，整个调温非常的灵敏。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：一种显影液的温控方法，其特征在于：该温控方法使用了所述的温控装置，包括以下步骤：

S1、将换热套管的两端固定在第一换热三通接头和和第二换热三通接头之间；

S2、将显影液供应管插入顺次插入第一换热三通接头、换热套管和第二换热三通接头后并密封固定；

S3、根据显影液的使用环境，确定显影液的使用温度为23±0.1℃，利用调温换热装置对换热介质供应管中的换热介质调温，控制换热介质的温度为23+0.1℃；

S4、启动显影液输出泵，显影液从显影液瓶中经过显影液供应管流入半导体生产设备中，显影液在换热套管内部进行连续热交换，显影液在显影液供应管中流出热交换终止点前显影液和换热套管内的换热介质温度相同。

其中优选的，所述调温换热装置调控换热介质的方法为：利用温度传感器检测换热介质的温度，当温度低于23+0.1℃时，温度控制器控制珀尔帖元件提供直流电对第一热交换模块中流过的换热介质进行加热；而当温度高于23+0.1℃时，温度控制器控制珀尔帖元件提供反向的直流电对第一热交换模块中流过的换热介质进行降温。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：采用了上述的温控方法，可以有效的保证显影液温度调控的准确性，显影液的温度并不会随显影液的流速波动而波动，温度的调控简单。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例的立体图；

图2是本发明实施例的侧面示意图；

图3是图2在A-A处的剖视图；

图4是图3在B处的放大示意图；

图5是调温换热装置的结构示意图；

附图中：1.调温换热装置；11.箱体；12.温度控制器；13.珀尔帖元件；14.第一热交换模块；15.第二热交换模块；16.循环水管路；17.介质通道17；18.水循环通道；2.显影液储存瓶；3.换热介质供应管；4.换热介质流出管；5.显影液供应管；6.换热套管；7.第一换热三通接头；8.第二换热三通接头；71.第一贯穿管口；72.第一连接管口；73.换热介质注入管口；74.压紧螺柱；75.接插头；76.第一压紧螺套；77.圆锥凸环；78.内倒角；79.连接管接头；710.第二压紧螺套。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1至图5所示，一种显影液的温控装置，包括显影液供应管5，该显影液供应管5连接有显影液储存瓶2，显影液储存瓶2用来储存显影液，对应的，显影液供应管5上设置输送泵(未描述)，用来提供显影液流动动力。

所述温控装置还包括第一换热三通接头7、第二换热三通接头8和换热套管6，所述第一换热三通接头7上设置有相互连通的第一贯穿管口71、第一连接管口72和换热介质注入管口73，所述第二换热三通接头8上设置有相互连通的第二贯穿管口、第二连接管口和换热介质流出管4口，本实施例中，第一换热三通接头7和第二换热三通接头8为两者的结构相同且对称设置；

所述换热套管6套装在显影液供应管5的外部一段，其中换热套管6的长度可以足够长，这样可以尽可能的增加热交换的时间，而热交换的时间增加并不影响显影液的上限温度，并且无论显影液的流速是否波动，足够长的换热长度也能保证显影液的升温或冷却彻底。

所述显影液供应管5依次贯穿第一换热三通接头7的第一贯穿管口71和第一连接管口72、第二换热三通接头8上的第二连接管口和第二贯穿管口，所述显影液供应管5与第一贯穿管口71和第二贯穿管口之间密封配合；所述换热套管6一端密封插装固定于第一换热三通接头7的第一连接管口72，另一端密封插装固定于第二换热三通接头8的第二连接管口，所述换热介质注入管口73上密封插装有换热介质供应管3，所述换热介质流出管4口密封插装有换热介质流出管4，所述换热介质供应管3和换热介质流出管4分别连接对换热介质进行调温的调温换热装置1。

其中，如图3和图4所示，所述第一贯穿管口71的直径大于显影液供应管5，所述第一贯穿管口71上设置有台阶孔，台阶孔的底部安装有密封圈，所述台阶孔内螺纹安装有中空的压紧螺柱74。压紧螺柱74直接套在显影液供应管5后拧入到台阶孔内，这样在压紧螺柱74的压紧作用下使密封圈变形挤压显影液供应管5，从而密封第一贯穿管口71和显影液供应管5之间的间隙，避免换热介质的泄漏。

所述换热介质注入管口73和换热介质流出管4口的结构相同，所述换热介质注入管口73上设置有连接螺口，所述连接螺口螺纹连接接插头75的一端，所述接插头75的另一端设置有阶梯孔且设置了外螺纹段，所述换热介质供应管3的端部活动安装有第一压紧螺套76，所述换热介质供应管3插入所述阶梯孔内且所述第一压紧螺套76与外螺纹段螺纹连接。

同样，换热介质流出管4以同样的安装方式进行安装。

如图4所示，所述第一连接管口72和第二连接管口的结构相同，所述第一连接管口72上螺纹安装有连接管接头79，所述连接管接头79内部设置有贯通孔且另一端设置有安装台阶孔，所述换热套管6的两端分别活接有第二压紧螺套710，所述换热套管6插入所述安装台阶孔内且通过第二压紧螺套710螺纹连接。换热套管6两端都是以相同的方式进行压紧固定，并且换热套管6上也设置了圆锥凸环77，用来辅助密封和活动限位第二压紧螺套710。

所述第一连接管口72上的接插头75上的阶梯孔的内沿设置成倾斜的内倒角78，所述换热介质供应管3的端部设置有圆锥凸环77，所述圆锥凸环77的小径端朝向接插头75且插入所述阶梯孔内与内倒角78密封配合，所述第一压紧螺套76与圆锥凸环77的大径端的底面设置有密封圈。

如图5所示，所述调温换热装置1包括箱体11，所述箱体11内设置有第一热交换模块14和第二热交换模块15，第一热交换模块14和第二热交换模块15之间贴合有珀尔帖元件13，所述第一热交换模块14上设置介质通道17且介质通道17两端分别设置介质入口和介质出口，所述换热介质供应管3和换热介质流出管4分别与介质入口和介质出口相连通，所述换热介质供应管3或换热介质流出管4上设置输送泵，所述第二热交换模块15上设置有水循环通道18且水循环通道18两端设置进水口和出水口，进水口和出水口分别与循环水管路16相连通，所述箱体11内设置有控制所述珀尔帖元件13工作的温度控制器12。

其中所述换热介质供应管3和换热介质流出管4为一条换热介质管道，所述换热介质管道贯穿所述第一热交换模块14上介质通道17。

本实施例还公开了一种显影液的温控方法，该温控方法使用了所述的温控装置，包括以下步骤：

S1、将换热套管6的两端固定在第一换热三通接头7和和第二换热三通接头8之间；换热套管6的长度是保证显影液以允许的最大流速通过时依旧有足够的热交换时间保证其温度为23±0.1℃；

S2、将显影液供应管5插入顺次插入第一换热三通接头7、换热套管6和第二换热三通接头8后并密封固定；

S3、根据显影液的使用环境，确定显影液的使用温度为23±0.1℃，利用调温换热装置1对换热介质供应管3中的换热介质调温，控制换热介质的温度为23+0.1℃；所述调温换热装置1调控换热介质的方法为：利用温度传感器检测换热介质的温度，当温度低于23+0.1℃时，温度控制器12控制珀尔帖元件13提供直流电对第一热交换模块14中流过的换热介质进行加热；而当温度高于23+0.1℃时，温度控制器12控制珀尔帖元件13提供反向的直流电对第一热交换模块14中流过的换热介质进行降温。

S4、启动显影液输出泵，显影液从显影液瓶中经过显影液供应管5流入半导体生产设备中，显影液在换热套管6内部进行连续热交换，显影液在显影液供应管5中流出热交换终止点前显影液和换热套管6内的换热介质温度相同。由于换热介质的温度是显影液的使用温度，因此无论换热介质与显影液之间的换热时间有多长依旧只能限定在23±0.1℃，因此温度调节非常准确，并且完全不受显影液的流速波动的影响。

本实施例中提到的气路系统、伺服电机等执行装置、齿轮传动机构、丝杠螺母机构均为目前的常规技术，在2008年4月北京第五版第二十八次印刷的《机械设计手册第五版》中详细的公开了气缸、电机以及其他传动机构的具体结构和原理和其他的设计，属于现有技术，其结构清楚明了，2008年08月01日由机械工业出版社出版的现代实用气动技术第3版SMC培训教材中就详细的公开了真空元件、气体回路和程序控制，表明了本实施例中的气路结构也是现有的技术，清楚明了，在2015年07月01日由化学工业出版社出版的《电机驱动与调速》书中也详细的介绍了电机的控制以及行程开关，因此，电路、气路连接都是清楚。

以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。