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在半导体制造工艺中,等离子刻蚀冷却Chiller作为关键温控设备,通过制冷技术和智能控制系统,为工艺稳定性提供保障。
一、等离子刻蚀工艺的温控挑战
等离子刻蚀过程中,反应腔室内的高频电场将气体电离为等离子体,这些高能粒子轰击硅片表面完成刻蚀。然而,等离子体释放的巨大热量会使腔室温度急剧上升。若温度失控,可能引发以下问题。
1、刻蚀速率波动:温度变化影响化学反应速率,导致刻蚀深浅不一致;
2、材料热应力损伤:局部过热可能使硅片或掩膜层产生裂纹;
3、副产物沉积:高温加速反应副产物在腔室壁的附着,降低工艺稳定性。
因此,等离子刻蚀冷却Chiller需在短时间内将腔室温度控制在很小的精度内,同时适应-100℃至150℃的宽温域需求。
二、Chiller的核心工作原理
等离子刻蚀冷却Chiller通过闭环制冷系统实现温控,其核心流程包括,
1、制冷剂循环
压缩机将气态制冷剂压缩为高温高压气体;气体经风冷或水冷式冷凝器液化,释放热量;电子膨胀阀调节液态制冷剂压力,使其低温蒸发;制冷剂在蒸发器中吸收反应腔室的热量,完成降温。
2、全密闭循环设计
系统采用不锈钢SUS304管路和E密封材料,杜 水分和杂质侵入,确保导热介质纯净度。
3、双变频技术
循环泵和压缩机均采用变频调节,根据实时负载自动调整功率,在保证制冷效率。
三、技术特点与创新优势
1、精度控温
采用PID算法和PLC控制器,实现控温精度;支持多段温度曲线编程,适应刻蚀工艺的复杂温控需求(如快速升降温)。
2、宽温域与制冷
低温复叠制冷系列支持宽温域,满足深紫外刻蚀的低温需求;直冷型Chiller通过制冷剂直接蒸发换热,效率较传统液冷提升30%以上。
等离子刻蚀冷却Chiller凭借其温控、制冷和可靠的特性,已成为半导体制造链条中配套使用的设备。随着芯片工艺对温控精度的要求越来越高,等离子刻蚀冷却Chiller也将持继续前进。
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