半导体制造Chiller设备如何通过宽域控温保障工艺稳定性

2025年7月25日新闻中心行业新闻半导体制冷器半导体温控chiller130

　　在半导体制造过程中，从晶圆蚀刻到芯片封装测试，各类工艺对温度环境有着严苛且差异化的要求。半导体Chiller设备作为温度控制的核心控温装置之一，通过多样化的技术设计与灵活的调节能力，为不同工艺场景提供稳定的温度支持。

　　一、温度范围覆盖：从苛刻低温到高温的全场景适配

　　半导体工艺的温度需求跨度较大，从蚀刻环节的超低温到芯片老化测试的高温环境，Chiller设备需具备宽域温度调节能力，且能在特定区间内保持稳定输出。

　　针对低温需求工艺，Chiller设备通过复叠式制冷技术实现低温控制。该技术将多个压缩机制冷循环串联，通过热量逐级传递实现低温度输出，可覆盖从低温到常温的温度区间。这种设计能满足刻蚀过程中对晶圆表面温度的准确控制，避免因局部温度波动导致的刻蚀精度偏差。而对于高温需求场景，在半导体高温测试，专用Chiller设备通过压缩机制热与电加热结合的方式，可实现高温介质温度输出，且通过特殊工艺设计确保高温下的控温稳定性，满足芯片在苛刻温度下的性能验证需求。

　　此外，部分工艺需要在流程中实现温度的快速切换，Chiller设备通过优化制冷与加热系统的切换逻辑，配合换热器设计，可在短时间内完成较大幅度的温度调整，满足工艺对温度变化速率的要求。这种灵活的温度调节能力，使得单一设备可适配多步骤工艺的温度需求，减少设备更换带来的问题。

　　二、控温精度保障

　　不同半导体工艺对温度精度的要求有所差异，Chiller设备通过多层级的控制技术实现精度分级适配。基础控温层面，采用PID控制算法作为核心调节逻辑。该算法通过实时对比设定温度与实际温度的偏差，动态调整制冷量或加热功率，使温度波动控制在合理范围以内，满足芯片封装、一般性可靠性测试等工艺需求。对于更高精度要求的场景，在晶圆刻蚀，Chiller设备引入前馈PID与无模型自建树算法结合的控制策略。

　　温度均匀性同样是控温精度的重要组成部分。在晶圆处理等大面积控温场景中，Chiller设备通过优化循环液流道设计与流量分配，配合多点温度传感反馈，确保被控对象各区域的温度差异控制在较小范围内。

　　三、工艺适配设计：针对场景特性定制化的解决方案

　　不同半导体工艺的运行环境、介质需求及负载特性存在差异，Chiller 设备通过结构优化与功能定制，实现与工艺场景的准确匹配。在介质兼容性方面，Chiller设备根据工艺中使用的导热介质特性设计流道与材质。针对特殊的蚀刻工艺，设备内部管路采用耐腐蚀材料，避免介质腐蚀导致的性能变化；而对于纯水介质的清洗工艺，通过全密闭循环系统设计，防止水质污染与微生物滋生，同时避免低温下结冻问题。这种材质与结构的定制化设计，确保 Chiller 设备在不同介质环境下的稳定运行。针对多工艺并行场景，多通道Chiller设备通过单独控温系统设计，可同时为多个工艺环节提供温度支持。每个通道具备单独的温度设定、流量调节及介质循环能力，各通道间互不干扰。

半导体Chiller设备对不同工艺温度需求的满足，本质上是技术多样性与场景适配性的结合。随着半导体制程的不断升级，Chiller设备正通过更精细的温度调节、更灵活的场景适配，持续为半导体制造提供可靠的温度保障。