半導體制造Chiller設備如何通過寬域控溫保障工藝穩(wěn)定性

2025年7月25日行業(yè)新聞 Panel Chiller Semiconductor Chiller 半導體溫控chiller184

　　在半導體制造過程中，從晶圓蝕刻到芯片封裝測試，各類工藝對溫度環(huán)境有著嚴苛且差異化的要求。半導體Chiller設備作為溫度控制的核心控溫裝置之一，通過多樣化的技術設計與靈活的調(diào)節(jié)能力，為不同工藝場景提供穩(wěn)定的溫度支持。

　　一、溫度范圍覆蓋：從苛刻低溫到高溫的全場景適配

　　半導體工藝的溫度需求跨度較大，從蝕刻環(huán)節(jié)的超低溫到芯片老化測試的高溫環(huán)境，Chiller設備需具備寬域溫度調(diào)節(jié)能力，且能在特定區(qū)間內(nèi)保持穩(wěn)定輸出。

　　針對低溫需求工藝，Chiller設備通過復疊式制冷技術實現(xiàn)低溫控制。該技術將多個壓縮機制冷循環(huán)串聯(lián)，通過熱量逐級傳遞實現(xiàn)低溫度輸出，可覆蓋從低溫到常溫的溫度區(qū)間。這種設計能滿足刻蝕過程中對晶圓表面溫度的準確控制，避免因局部溫度波動導致的刻蝕精度偏差。而對于高溫需求場景，在半導體高溫測試，專用Chiller設備通過壓縮機制熱與電加熱結合的方式，可實現(xiàn)高溫介質溫度輸出，且通過特殊工藝設計確保高溫下的控溫穩(wěn)定性，滿足芯片在苛刻溫度下的性能驗證需求。

　　此外，部分工藝需要在流程中實現(xiàn)溫度的快速切換，Chiller設備通過優(yōu)化制冷與加熱系統(tǒng)的切換邏輯，配合換熱器設計，可在短時間內(nèi)完成較大幅度的溫度調(diào)整，滿足工藝對溫度變化速率的要求。這種靈活的溫度調(diào)節(jié)能力，使得單一設備可適配多步驟工藝的溫度需求，減少設備更換帶來的問題。

　　二、控溫精度保障

　　不同半導體工藝對溫度精度的要求有所差異，Chiller設備通過多層級的控制技術實現(xiàn)精度分級適配?；A控溫層面，采用PID控制算法作為核心調(diào)節(jié)邏輯。該算法通過實時對比設定溫度與實際溫度的偏差，動態(tài)調(diào)整制冷量或加熱功率，使溫度波動控制在合理范圍以內(nèi)，滿足芯片封裝、一般性可靠性測試等工藝需求。對于更高精度要求的場景，在晶圓刻蝕，Chiller設備引入前饋PID與無模型自建樹算法結合的控制策略。

　　溫度均勻性同樣是控溫精度的重要組成部分。在晶圓處理等大面積控溫場景中，Chiller設備通過優(yōu)化循環(huán)液流道設計與流量分配，配合多點溫度傳感反饋，確保被控對象各區(qū)域的溫度差異控制在較小范圍內(nèi)。

　　三、工藝適配設計：針對場景特性定制化的解決方案

　　不同半導體工藝的運行環(huán)境、介質需求及負載特性存在差異，Chiller 設備通過結構優(yōu)化與功能定制，實現(xiàn)與工藝場景的準確匹配。在介質兼容性方面，Chiller設備根據(jù)工藝中使用的導熱介質特性設計流道與材質。針對特殊的蝕刻工藝，設備內(nèi)部管路采用耐腐蝕材料，避免介質腐蝕導致的性能變化；而對于純水介質的清洗工藝，通過全密閉循環(huán)系統(tǒng)設計，防止水質污染與微生物滋生，同時避免低溫下結凍問題。這種材質與結構的定制化設計，確保 Chiller 設備在不同介質環(huán)境下的穩(wěn)定運行。針對多工藝并行場景，多通道Chiller設備通過單獨控溫系統(tǒng)設計，可同時為多個工藝環(huán)節(jié)提供溫度支持。每個通道具備單獨的溫度設定、流量調(diào)節(jié)及介質循環(huán)能力，各通道間互不干擾。

半導體Chiller設備對不同工藝溫度需求的滿足，本質上是技術多樣性與場景適配性的結合。隨著半導體制程的不斷升級，Chiller設備正通過更精細的溫度調(diào)節(jié)、更靈活的場景適配，持續(xù)為半導體制造提供可靠的溫度保障。