半导体冷水机丨刻蚀/镀膜工艺专用冷却方案

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。