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半导体行业的温度控制解决方案 (三):用于等离子体刻蚀系统的精准温控

更新时间:2025-04-27
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半导体工业的温度控制解决方案 

系列三:等离子体刻蚀系统的精准温控




等离子体刻蚀(干法刻蚀)

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在半导体生产中,尤其在生产电子设备所需的复杂电路时,等离子体刻蚀是所需的基本工艺。

等离子体刻蚀又称干法刻蚀,在此工艺过程中,晶圆暴露在真空刻蚀室的等离子体中,受到等离子体中离子的轰击,从而可以去除表面未被光刻胶保护的材料。

由于等离子体的温度会影响刻蚀过程的速度和效率。在半导体生产中,对等离子体进行高精度的温度控制非常重要。

晶圆的加工级别在微米级和纳米级之间,即使温度只是发生了微小的变化,也会导致蚀刻结构的尺寸和形状发生显著变化。




刻蚀系统的温度控制

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LAUDA 为等离子体刻蚀这一敏感工艺,提供专门设计的 Semistat 系列。

基于久经考验的珀尔帖导热原理,LAUDA Semistat 工艺恒温器可对等离子体刻蚀进行可重复的温度控制。Semistat 可以对静电晶圆吸盘(ESC)进行动态温度控制,是适用于各种等离子体刻蚀工艺的通用 TCU。Semistat 节能、省空间、温度控制稳定。




Lauda semistat 工艺恒温器

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开创性的珀尔帖恒温器:为要求苛刻的工艺,提供快速精准的温度控制。


用于半导体行业的,−20 到 90 °C 的热电工艺恒温器:

• 制冷功率, 从 1.2 到 4.4 kW

• 加热功率, 从 3 到 12 kW


技术参数:


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S 1200

温度稳定性

0.1 ℃

制冷功率(20℃)

1.2 kW

最大排放压力

2.8 Bar

最大流量

22 L/min

最大填充体积

1 L

设备尺寸

116*232*500


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S 2400

温度稳定性

0.1 ℃

制冷功率(20℃)

2.45 kW

最大排放压力

2.8 Bar

最大流量

24 L/min

最大填充体积

1.25 L

设备尺寸

116*300*560


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S 4400

温度稳定性

0.1 ℃

制冷功率(20℃)

4.4 kW

最大排放压力

2.8 Bar

最大流量

27 L/min

最大填充体积

2.8 L

设备尺寸

194*300*560


产品优势:

•     无需制冷剂

•     体积小,节省宝贵的洁净室空间

•     导热液体的消耗量少

•     无需经常维护

•     大幅减少导热液体的使用量,节省成本




针对应用进行了优化的

高能效的恒温设备


基于珀尔帖原理的 LAUDA Semistat ,用于控制等离子刻蚀应用的温度,在运行过程中会及其节能。


热电式恒温器和压缩机式恒温器相比较,有以下优势:


压缩机式

热电式

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需要填充较多的导热液体:

  • 20 - 30 L

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只需要填充少量的导热液体:

  • < 3 L

和被控温设备之间,需使用长管连接:

  • 长至 20 m

和被控温设备之间,只需使用短管连接:

  • 2 - 4 m

静态温度控制

•     大体积的导热液体

•     远离应用

•     加热/冷却速度慢


动态温度控制

•     小体积的导热液体

•     靠近应用

•     快速加热/ 冷却


有温度漂移和晶圆间一致性的问题

静电吸盘温度均匀


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由上述可见,这些优势提高了等离子刻蚀工艺中热电恒温设备的效率,并显著降低了能耗。


基于实际客户应用,我们对 LAUDA Semistat S 2400 恒温器和竞争对手的恒温器进行了比较测量。


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我们根据测量出的耗电量,确定了各自的成本,并计算出了所节省的电量。

相比之下,LAUDA Semistat S 2400 可节省 90%的电量。


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同时,根据测量的加热和冷却速率,确定了升降温时间,并计算出了所节省的时间。热电型设备的冷却和加热时间(斜率下降和斜率上升时间)也明显少于用压缩机型恒温设备。

相比之下,LAUDA Semistat S 2400 可节省高达 67% 的冷却时间,和 81% 的加热时间。




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前道工艺

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