반도체 제조 - chiller (칠러:냉각기) 란 ?

반도체 제조 분야에서 냉각기는 없어서는 안될 장비입니다. 정밀한 온도 제어를 통해 웨이퍼 제조 공정의 모든 단계에서 안정적인 작동을 보장합니다. 리소그래피, 에칭 또는 박막 증착 등 어떤 것이든 냉각기는 그 뒤에서 중요한 역할을 합니다. 이 기사에서는 냉각기의 기본 개념, 작동 원리 및 웨이퍼 제조에 대한 적용이라는 세 가지 측면에서 이 중요한 장비를 이해할 수 있도록 안내합니다.

기본 개념 및 응용 프로그램

냉각기 또는 냉각기의 중국어 이름인 냉각기는 온도를 제어하는 데 사용되는 장치입니다. 반도체 제조에서 냉각기의 주요 역할은 냉각수 순환 시스템을 통해 장비 또는 공정에서 발생하는 열을 제거하여 안정적인 온도 환경을 유지하는 것입니다. 웨이퍼 제조는 온도에 대한 요구가 매우 까다로우며, 작은 온도 변화로 인해 제품 성능이 저하되거나 스크랩이 발생할 수 있습니다. 따라서 냉각기의 정밀한 온도 제어 기능은 웨이퍼 제조의 품질을 보장하는 핵심 요소 중 하나가 되었습니다.

 

냉각기는 팹의 광범위한 응용 분야에 사용할 수 있습니다.

예를 들어, 리소그래피 공정에서 Chiller는 TCU(Temperature Control Unit)라고 하는 리소그래피 기계를 냉각하는 데 사용되며, 주로 수차를 방지하기 위해 광학 시스템의 온도를 정밀하게 제어하는 데 사용되며, 모션 시스템 하드웨어의 온도 제어 등을 방지합니다. 더하여, 그것은 감광저항이 노출 도중 안정되어 있는 온도를 유지한다는 것을 보증합니다; 에칭 공정에서 냉각기는 에칭 속도와 정확도를 향상시키기 위해 에칭 용액의 온도를 제어하는 데 사용됩니다. 박막 증착 및 이온 주입과 같은 공정에서 냉각기는 유사한 역할을 합니다.

 

작동 방식 및 작동 방식

냉각기의 작동 원리는 주로 냉동 사이클과 열교환을 기반으로 합니다. 장비 또는 공정에서 발생하는 열을 흡수하고 냉매 또는 냉각수의 순환을 통해 시스템을 통해 냉매 또는 냉각수의 순환을 통해 이 열을 외부 환경으로 전달합니다. 냉동 유형에 따라 냉각기에는 압축기 냉동과 열전 냉동의 두 가지 주요 유형이 있습니다.

 

1. 압축기 냉동 유형

압축기 냉각기는 현재 가장 널리 사용되는 유형입니다. 압축기, 응축기, 증발기 및 스로틀 밸브와 같은 핵심 구성 요소를 사용하여 냉매에서 열을 순환시키고 전달합니다. 이 유형의 냉각기는 냉각 용량이 크고 온도 제어 범위가 넓은 특성을 가지고 있어 대규모 웨이퍼 제조 시나리오에 적합합니다.

2. 열전 냉동

반면에 열전 냉각 냉각기는 전류가 반도체 재료를 통과할 때 발생하는 열 전달을 사용하는 열전 효과를 기반으로 합니다. 이 유형의 냉각기는 구조가 간단하고 응답 시간이 빠르지만 냉각 용량이 상대적으로 작으며 일반적으로 소규모 또는 특수 시나리오의 냉각 요구 사항에 사용됩니다.

 

웨이퍼 제조에서의 중요성

웨이퍼 제조에서 냉각기의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 우선, 정밀한 온도 제어를 통해 모든 공정의 안정성과 일관성을 보장합니다. 예를 들어, 리소그래피 공정에서 온도 변동으로 인해 포토레지스트가 변형될 수 있으며, 이는 차례로 패턴의 정확도에 영향을 미칩니다. 에칭 공정에서 부적절한 온도 제어는 불균일한 에칭 속도로 이어져 최종 제품의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

 

둘째, 냉각기의 효율적인 작동은 팹의 생산 효율성 및 비용 관리와 직접적인 관련이 있습니다. 일관된 냉각기는 장비의 고장률을 줄이고 장비의 서비스 수명을 연장하여 유지 보수 비용과 생산 중단 시간을 줄일 수 있습니다. 또한 반도체 제조 공정의 지속적인 발전으로 냉각기 온도 제어의 정확성과 안정성에 대한 요구 사항이 높아지고 있으며, 이는 또한 냉각기 기술의 지속적인 혁신과 발전을 촉진합니다.

 

웨이퍼 제조의 핵심 장비인 냉각기는 제품의 품질과 성능을 보장할 뿐만 아니라 반도체 산업의 지속 가능한 발전을 위한 중요한 지원을 제공합니다.

 

在半导体制造领域，Chiller（冷却器）是一个不可或缺的设备。它通过精确的温度控制，确保晶圆制造过程中的每一个环节都能稳定运行。无论是光刻、刻蚀，还是薄膜沉积，Chiller都在背后默默发挥着关键作用。本篇文章将从Chiller的基本概念、工作原理及其在晶圆制造中的应用三个方面，带您深入了解这一重要设备。

基本概念与应用

        Chiller，中文名称为冷却器或制冷机，是一种用于控制温度的装置。在半导体制造中，Chiller的主要作用是通过冷却液循环系统，将设备或工艺过程中产生的热量带走，从而维持稳定的温度环境。晶圆制造对温度的要求极为苛刻，任何微小的温度波动都可能导致产品性能下降甚至报废。因此，Chiller的精确控温能力成为保障晶圆制造质量的关键因素之一。

        Chiller在晶圆厂中的应用场景非常广泛。例如，在光刻工艺中，Chiller用于冷却光刻机，被称为TCU(Temperature Control Unit)，主要用于光学系统温度的精密控制来防止像差，运动系统硬件的温度控制等。此外还确保光刻胶在曝光过程中保持稳定的温度；在刻蚀工艺中，Chiller用于控制刻蚀液的温度，以提高刻蚀速率和精度；在薄膜沉积和离子注入等工艺中，Chiller也发挥着类似的作用。

工作原理与类型

        Chiller的工作原理主要基于制冷循环和热交换。它通过制冷剂或冷却液在系统中的循环流动，吸收设备或工艺过程中产生的热量，并将这些热量传递到外部环境中。根据制冷方式的不同，Chiller主要分为两种类型：压缩机制冷式和热电制冷式。

1.压缩机制冷式

        压缩机制冷式Chiller是目前应用最广泛的类型。它通过压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀等核心部件，实现制冷剂的循环和热量转移。这种类型的Chiller具有制冷量大、控温范围广的特点，适用于大规模晶圆制造场景。

2.热电制冷式

        热电制冷式Chiller则基于热电效应，通过电流通过半导体材料时产生的热量转移来实现制冷。这种类型的Chiller结构简单、响应速度快，但制冷量相对较小，通常用于小规模或特殊场景的冷却需求。

在晶圆制造中的重要之处

        Chiller在晶圆制造中的重要性不言而喻。首先，它通过精确的温度控制，确保了每一道工艺的稳定性和一致性。例如，在光刻工艺中，温度波动可能导致光刻胶的形变，进而影响图案的精度；在刻蚀工艺中，温度控制不当可能导致刻蚀速率不均匀，影响最终产品的性能。

        其次，Chiller的高效运行直接关系到晶圆厂的生产效率和成本控制。一台性能稳定的Chiller可以减少设备故障率，延长设备使用寿命，从而降低维护成本和生产停机时间。此外，随着半导体制造工艺的不断进步，对Chiller的控温精度和稳定性提出了更高的要求，这也推动了Chiller技术的不断创新和发展。

        Chiller作为晶圆制造中的关键设备，不仅保障了产品的质量和性能，还为半导体行业的持续发展提供了重要支持。