在半導(dǎo)體制造過程中，薄膜沉積工藝對溫度控制的精度要求苛刻，直接影響材料的晶體結(jié)構(gòu)、薄膜均勻性及器件性能。薄膜沉積直冷機(jī)CVDchiller作為實現(xiàn)準(zhǔn)確控溫的核心設(shè)備之一，其溫度控制能力依賴于系統(tǒng)設(shè)計、硬件配置及算法優(yōu)化的協(xié)同作用。

    一、直冷機(jī)控溫的硬件基礎(chǔ)與系統(tǒng)設(shè)計

    薄膜沉積直冷機(jī)CVDchiller采用全密閉循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計，避免了傳統(tǒng)式系統(tǒng)中導(dǎo)熱介質(zhì)揮發(fā)及外界雜質(zhì)侵入的問題，確保控溫過程的穩(wěn)定性。其循環(huán)系統(tǒng)采用磁?驅(qū)動泵，配合全密閉管路設(shè)計，可防止低溫環(huán)境下空氣中水分的吸收及介質(zhì)揮發(fā)，從而避免因介質(zhì)性質(zhì)變化導(dǎo)致的控溫偏差。

    在制冷系統(tǒng)設(shè)計上，薄膜沉積直冷機(jī)CVDchiller多采用單?壓縮機(jī)多級復(fù)疊技術(shù)或低溫復(fù)疊制冷技術(shù)。部分機(jī)型通過單壓縮機(jī)復(fù)疊技術(shù)實現(xiàn)低溫控制，而低溫復(fù)疊系列則可在寬泛的溫度范圍內(nèi)保持控溫精度。這種不僅拓展了溫度控制范圍，還通過多級調(diào)節(jié)實現(xiàn)了不同溫度區(qū)間的準(zhǔn)確制冷量輸出，避免了單一制冷模式下溫度過沖或波動的問題。

    二、控溫過程中的關(guān)鍵技術(shù)與算法應(yīng)用

    1、傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

    薄膜沉積直冷機(jī)CVDchiller系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器、溫度傳感器等元件，實時監(jiān)測制冷劑的排吸氣溫度、冷凝溫度、進(jìn)出液體溫度等關(guān)鍵參數(shù)。這些傳感器通過接入控制系統(tǒng)，形成閉環(huán)反饋機(jī)制，確保控制器能夠根據(jù)實時數(shù)據(jù)調(diào)整輸出，實現(xiàn)動態(tài)控溫。

    2、控制算法的協(xié)同作用

    為實現(xiàn)快速響應(yīng)與高精度控制，薄膜沉積直冷機(jī)CVDchiller通常應(yīng)用多種控制算法。在系統(tǒng)中集成了PID、前饋PID及無模型自建樹算法，通過算法協(xié)同優(yōu)化控溫過程。其中，PID算法用于常規(guī)溫度調(diào)節(jié)，前饋PID則可預(yù)測負(fù)載變化對溫度的影響并提前補(bǔ)償，而無模型自建樹算法能根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)自動優(yōu)化控制參數(shù)，適應(yīng)不同工藝場景的需求。

    3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)

    節(jié)流裝置與變頻技術(shù)的應(yīng)用可保證控溫精度。薄膜沉積直冷機(jī)CVDchiller普遍采用電子膨脹閥作為節(jié)流元件，相比傳統(tǒng)的熱力膨脹閥，電子膨脹閥可根據(jù)控制器指令準(zhǔn)確調(diào)節(jié)制冷劑流量，響應(yīng)速度更快，調(diào)節(jié)精度更高。同時，變頻壓縮機(jī)和變頻泵的使用實現(xiàn)了熱量的按需分配。

    三、工藝適配與可靠性保障

    1、溫度范圍與介質(zhì)兼容性

    不同薄膜沉積工藝對溫度的需求不同，薄膜沉積直冷機(jī)CVDchiller通過靈活的溫度擴(kuò)展設(shè)計滿足多樣化需求。

    2、安全設(shè)計與可靠性驗證

    為確保控溫過程的可靠性，薄膜沉積直冷機(jī)CVDchiller在制造過程中經(jīng)過嚴(yán)格測試。同時，系統(tǒng)具備完善的安全保護(hù)功能，包括壓力保護(hù)、過載繼電器、熱保護(hù)裝置等，防止因異常情況導(dǎo)致溫度失控。

    薄膜沉積直冷機(jī)CVDchiller通過硬件架構(gòu)的優(yōu)化、多算法協(xié)同控制及工藝適配設(shè)計，實現(xiàn)了材料溫度的準(zhǔn)確控制。在半導(dǎo)體制發(fā)展的趨勢下，為制程中的薄膜沉積工藝提供可靠的溫度保障。