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單通道水冷機single channel chiller在半導體行業應用場景及選型指南
閱讀：33 發布時間：2025-7-11在半導體制造的溫控領域，單通道水冷機憑借其結構緊湊、控溫準確、響應迅速的特性，已成為光刻、刻蝕、薄膜沉積等關鍵工藝環節的核心輔助設備。
在光刻工藝中，單通道水冷機的應用聚焦于光刻機的關鍵部件溫控。光刻機的激光光源在工作時會產生大量熱量，影響曝光精度。單通道水冷機通過與光源模塊的水冷套直接耦合，利用316L不銹鋼管路輸送去離子水，配合變頻壓縮機與PID自適應算法，將光源溫度穩定，確保激光輸出功率波動小。同時，其緊湊設計可直接嵌入光刻機內部，避免長距離管路導致的溫度損耗。
刻蝕工藝中，單通道水冷機主要服務于靜電卡盤（ESC）與反應腔室的溫度控制。在等離子刻蝕過程中，靜電卡盤需將晶圓溫度穩定在60℃±0.5℃，以保證刻蝕速率的均勻性。單通道水冷機通過準確調節水流速，在卡盤內部形成均勻流場，使晶圓面內溫度差控制在±0.3℃以內，有效避免邊緣過度刻蝕。對于反應腔室，其側壁溫度若不穩定會導致等離子體分布失衡，單通道水冷機通過獨立水路將腔壁溫度鎖定，配合腔體內的溫度傳感器實時反饋，使刻蝕選擇比波動控制住。在濕法刻蝕場景中，單通道水冷機則通過板式換熱器直接冷卻刻蝕液槽體，將氫氟酸等刻蝕液溫度，確保晶圓批間刻蝕深度差小。
薄膜沉積工藝（如CVD、PVD）對單通道水冷機的依賴體現在對沉積速率與薄膜質量的調控上。單通道水冷機通過與氣體預熱模塊的熱交換器連接，將溫度控制，配合流量閉環控制，使薄膜厚度均勻性提升。物理氣相沉積中，靶材濺射產生的熱量若不能及時導出，會導致靶面溫度過高而變形，單通道水冷機通過定制化水冷靶座設計，將靶材溫度穩定，延長靶材使用壽命，同時減少因靶材過熱導致的顆粒污染。
單通道水冷機的選型需圍繞工藝需求構建多維度評估體系。先是制冷量的匹配，需根據被冷卻設備的額定功耗、環境漏熱及工藝波動余量綜合計算。
溫度范圍的選擇需覆蓋工藝全流程，主流機型通常支持調節，但針對特殊工藝，需選擇可擴展至-10℃的寬溫機型。
流量與壓力參數需匹配被冷卻設備的接口要求，例如光刻機光源模塊的典型需求為流量，選型時需確保水冷機的流量調節范圍覆蓋該區間，避免因壓力過高導致接口泄漏或流量不足引發局部過熱。
單通道水冷機已具備溫度、壓力、流量等數據，支持遠程監控與故障預警。部分機型還具備自適應負熱量動態調整制冷輸出，在工藝切換時快速響應，將溫度恢復時間縮短。
在半導體行業向3nm及以下制程突破的背景下，單通道水冷機正朝著微型化、高精度方向演進，在相同制冷量下體積縮小，更適應半導體設備的集成化趨勢。