在半導體制造工藝中,等離子刻蝕冷卻Chiller作為關鍵溫控設備,通過制冷技術和智能控制系統(tǒng),為工藝穩(wěn)定性提供保障。
一、等離子刻蝕工藝的溫控挑戰(zhàn)
等離子刻蝕過程中,反應腔室內(nèi)的高頻電場將氣體電離為等離子體,這些高能粒子轟擊硅片表面完成刻蝕。然而,等離子體釋放的巨大熱量會使腔室溫度急劇上升。若溫度失控,可能引發(fā)以下問題。
1、刻蝕速率波動:溫度變化影響化學反應速率,導致刻蝕深淺不一致;
2、材料熱應力損傷:局部過熱可能使硅片或掩膜層產(chǎn)生裂紋;
3、副產(chǎn)物沉積:高溫加速反應副產(chǎn)物在腔室壁的附著,降低工藝穩(wěn)定性。
因此,等離子刻蝕冷卻Chiller需在短時間內(nèi)將腔室溫度控制在很小的精度內(nèi),同時適應-100℃至150℃的寬溫域需求。
二、Chiller的核心工作原理
等離子刻蝕冷卻Chiller通過閉環(huán)制冷系統(tǒng)實現(xiàn)溫控,其核心流程包括,
1、制冷劑循環(huán)
壓縮機將氣態(tài)制冷劑壓縮為高溫高壓氣體;氣體經(jīng)風冷或水冷式冷凝器液化,釋放熱量;電子膨脹閥調(diào)節(jié)液態(tài)制冷劑壓力,使其低溫蒸發(fā);制冷劑在蒸發(fā)器中吸收反應腔室的熱量,完成降溫。
2、全密閉循環(huán)設計
系統(tǒng)采用不銹鋼SUS304管路和E密封材料,杜絕水分和雜質侵入,確保導熱介質純凈度。
3、雙變頻技術
循環(huán)泵和壓縮機均采用變頻調(diào)節(jié),根據(jù)實時負載自動調(diào)整功率,在保證制冷效率。
三、技術特點與創(chuàng)新優(yōu)勢
1、精度控溫
采用PID算法和PLC控制器,實現(xiàn)控溫精度;支持多段溫度曲線編程,適應刻蝕工藝的復雜溫控需求(如快速升降溫)。
2、寬溫域與制冷
低溫復疊制冷系列支持寬溫域,滿足深紫外刻蝕的低溫需求;直冷型Chiller通過制冷劑直接蒸發(fā)換熱,效率較傳統(tǒng)液冷提升30%以上。
等離子刻蝕冷卻Chiller憑借其溫控、制冷和可靠的特性,已成為半導體制造鏈條中配套使用的設備。隨著芯片工藝對溫控精度的要求越來越高,等離子刻蝕冷卻Chiller也將持繼續(xù)前進。