在半導(dǎo)體凈化車間中，溫度控制至關(guān)重要。以下是一些常見的溫度控制方法： 首先，合理設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)是關(guān)鍵。集成電路潔凈車間的溫度控制依靠空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)，在設(shè)計潔凈車間時，需根據(jù)車間面積和高度確定空調(diào)的冷卻量和送風(fēng)量，以保證溫度均勻分布。例如，室外空調(diào)箱 MAU 向回風(fēng)輸送潔凈度、溫度和濕度恒定的新風(fēng)，與循環(huán)回風(fēng)混合后，進(jìn)入潔凈室頂棚頂部，通過風(fēng)機過濾單元 FFU，然后進(jìn)入潔凈室生產(chǎn)區(qū)，基本滿足潔凈室溫度要求。 其次，采用不同的加熱方式。如在空調(diào)系統(tǒng)的冷熱盤管中，熱盤管分多種加熱方式，有通蒸汽加熱的，也有通熱水加熱的，還有直接使用電熱片的等等。當(dāng)采用蒸氣或熱水進(jìn)行加熱時，一般采用控制蒸氣或熱水的調(diào)節(jié)閥開度實現(xiàn)溫度控制；當(dāng)采用電加熱時，通過晶閘管電力控制器，控制其加熱電功率實現(xiàn)溫度控制。同時，在北方地區(qū)，由于冬季室外溫度低，會配備新風(fēng)加熱盤管，南方地區(qū)則一般不存在這部分配置。 此外，半導(dǎo)體工藝設(shè)備也有溫度控制方法。例如，檢測半導(dǎo)體工藝設(shè)備工藝腔室內(nèi)加熱器的實際溫度，確定實際溫度所屬的溫度區(qū)間，溫度區(qū)間至少包括快速升溫區(qū)、溫度精調(diào)區(qū)和溫度失控區(qū)，根據(jù)實際溫度所屬的溫度區(qū)間對應(yīng)的加熱策略，控制加熱器進(jìn)行加熱。具體而言，基于溫度波動區(qū)間、目標(biāo)溫度以及預(yù)設(shè)安全余量，確定快速升溫區(qū)、溫度精調(diào)區(qū)和溫度失控區(qū)。在溫度精調(diào)區(qū)，獲取實際溫度與目標(biāo)溫度之間的第一溫度偏差值，以及上一次檢測的實際溫度與目標(biāo)溫度之間的第二溫度偏差值，確定實際溫度的偏差值變化率，基于第一偏差值、偏差值變化率以及預(yù)設(shè)的修正量確定規(guī)則，確定目標(biāo)參數(shù)修正量，對加熱器的控制參數(shù)進(jìn)行修正并控制加熱器進(jìn)行加熱。 同時，在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中，如 Levitech 公司在晶圓制造的反應(yīng)器中，用氣體使晶圓在兩個被加熱到適當(dāng)工藝溫度的石墨圓盤之間懸停，必要溫度使用 Kanthal?加熱元件才能達(dá)到 1200 攝氏度。晶圓由一個特殊的加熱控制系統(tǒng)控制，JUMO TYA 201 在每個溫度階段控制 Kanthal?加熱元件所需的電流和電壓從而確保準(zhǔn)確的溫度變化。 在溫度控制過程中，還需考慮溫濕度的相互影響。如在 MAU 的溫濕度處理過程中，為解決除濕問題，通常采用濕度優(yōu)先的方法，用冷水閥除濕使溫度下降，再用熱水閥再加熱，使溫度和濕度能達(dá)到要求值。但這種方法可能會導(dǎo)致能源浪費，因此要優(yōu)化空調(diào)設(shè)備的控制，選擇合適的溫濕度設(shè)定值，提高整個潔凈室溫濕度控制的穩(wěn)定性，同時也能實現(xiàn)節(jié)能。 ### 半導(dǎo)體凈化車間空調(diào)系統(tǒng)如何設(shè)計 半導(dǎo)體凈化車間的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計至關(guān)重要，直接關(guān)系到溫度控制的效果。空氣凈化系統(tǒng)設(shè)計方面，需采用高效過濾器對空氣進(jìn)行過濾以保證車間潔凈度，同時設(shè)置合理的送風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)確?？諝庋h(huán)效果?？照{(diào)設(shè)備選擇上，制冷機組應(yīng)選高效、低噪音設(shè)備；空調(diào)機組要具有除塵、除菌功能；加濕器需有智能控制功能以保證濕度穩(wěn)定。控制系統(tǒng)設(shè)計要涵蓋溫度、濕度、壓力、空氣質(zhì)量等方面的檢測和控制，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)程監(jiān)控。為降低噪音影響，可采用低噪音設(shè)備、設(shè)置消音器、合理布局風(fēng)口等措施。節(jié)能環(huán)保方面，可選擇能效比高的設(shè)備，采用能源回收技術(shù)，利用自然能源輔助供應(yīng)等。維護保養(yǎng)設(shè)計要考慮設(shè)備的維護空間、操作方便性、可維修性和可替換性等因素?？傊?，一個完善的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計能為半導(dǎo)體凈化車間的溫度控制提供堅實基礎(chǔ)。 ### 半導(dǎo)體凈化車間有哪些加熱方式 在半導(dǎo)體凈化車間中，有多種加熱方式。比如在晶圓制造過程中，RTA（快速熱退火）系統(tǒng)能在大約 10s 的極短時間內(nèi)將晶圓溫度由室溫提高到 1100℃。RTP（快速熱加工）工藝能精確控制晶圓的溫度和晶圓內(nèi)的溫度均勻性，當(dāng)溫度大約為 1100℃時，能在約 10s 內(nèi)恢復(fù)單晶結(jié)構(gòu)且只引起少量的摻雜物擴散。此外，合金化熱處理也是一種加熱工藝，利用熱能使不同原子結(jié)合成化學(xué)鍵形成金屬合金，如自對準(zhǔn)金屬硅化物工藝中形成鈦金屬硅化合物和鈷硅化物的過程就涉及到兩次退火加熱。在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中，Levitech 公司與久茂合作，晶圓制造的反應(yīng)器由兩個石墨圓盤組成，用氣體使晶圓在兩個圓盤之間懸?；ゲ唤佑|，通過 Kanthal?加熱元件加熱到 1200 攝氏度，久茂的晶閘管功率控制器 JUMO TYA 201 在每個溫度階段控制 Kanthal?加熱元件所需的電流和電壓，確保準(zhǔn)確的溫度變化。 ### 半導(dǎo)體工藝設(shè)備如何控制溫度 半導(dǎo)體工藝設(shè)備控制溫度的方法有多種。一種是閉環(huán)控制，采用溫度傳感器實時監(jiān)測晶圓溫度，并將溫度信號反饋給控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)設(shè)定溫度與實際溫度的偏差，調(diào)整加熱器的功率或其他相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)對溫度的準(zhǔn)確控制。另一種是開環(huán)控制，不使用溫度傳感器，而是根據(jù)加熱器的功率和其他已知參數(shù)計算出晶圓的加熱溫度，這種方法簡單但精度相對較低。還有智能控制，結(jié)合人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，對晶圓加熱過程中的溫度變化進(jìn)行實時預(yù)測和調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)更加準(zhǔn)確和智能的溫度控制。此外，在半導(dǎo)體工藝設(shè)備中，還可以根據(jù)實際溫度所屬的溫度區(qū)間確定對應(yīng)的加熱策略。例如，確定實際溫度所屬的快速升溫區(qū)、溫度精調(diào)區(qū)和溫度失控區(qū)，根據(jù)不同區(qū)間的加熱策略控制加熱器進(jìn)行加熱。在溫度精調(diào)區(qū)，可以獲取實際溫度與目標(biāo)溫度之間的第一溫度偏差值以及上一次檢測的實際溫度與目標(biāo)溫度之間的第二溫度偏差值，基于此確定實際溫度的偏差值變化率，再根據(jù)預(yù)設(shè)的修正量確定規(guī)則確定目標(biāo)參數(shù)修正量，對加熱器的控制參數(shù)進(jìn)行修正并控制加熱器加熱。 ### 晶圓制造反應(yīng)器如何控制溫度 晶圓制造反應(yīng)器通常采用特殊的加熱控制系統(tǒng)來控制溫度。例如，Levitech 公司的晶圓制造反應(yīng)器由兩個石墨圓盤組成，用氣體使晶圓在兩個圓盤之間懸?；ゲ唤佑|，必要溫度使用 Kanthal?加熱元件才能達(dá)到 1200 攝氏度。久茂的晶閘管功率控制器 JUMO TYA 201 在每個溫度階段控制 Kanthal?加熱元件所需的電流和電壓，從而確保準(zhǔn)確的溫度變化。該系統(tǒng)使晶圓每次都在相同的溫度下生產(chǎn)。另外，在半導(dǎo)體晶圓的溫度控制方法中，對被樹脂片或者粘合帶覆蓋的半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行冷卻時，在降溫階段，根據(jù)所進(jìn)行的工藝種類的不同，將溫度降低到高低不同的溫度區(qū)間并穩(wěn)定；并且，根據(jù)不同工藝種類對氧含量要求的不同，將通入晶圓承載區(qū)域的冷卻用的氣體流量控制在高低不同的范圍，同時開啟風(fēng)機，調(diào)節(jié)風(fēng)速，使承載區(qū)域形成穩(wěn)定的層流氣流，用于進(jìn)行吹掃和冷卻晶圓。維持上述步驟中通入的吹送冷卻用的氣體流量和風(fēng)機風(fēng)速，在承載區(qū)域?qū)A繼續(xù)進(jìn)行冷卻 5 - 10min。在冷卻時間到達(dá)且經(jīng)檢測晶圓的冷卻狀態(tài)滿足取片條件時，開始取片。 ### 半導(dǎo)體凈化車間如何考慮溫濕度相互影響 半導(dǎo)體凈化車間中溫濕度相互影響較大。潔凈室內(nèi)溫度的影響主要從產(chǎn)品精度、合格率以及污染角度考慮，越精密、集成度高的電子加工對溫度的敏感性越大。濕度太高會使物體表面的灰塵難以清除，相對濕度低于 30%時，又由于靜電力的作用使粒子容易吸附于物體表面，靜電會使半導(dǎo)體器件發(fā)生擊穿。在空氣處理過程中，溫度和相對濕度是兩個不同方向的控制量，單純靠加熱或冷卻過程不能使溫濕度同時向相同趨勢變化。冷卻去濕過程是濕空氣經(jīng)冷卻達(dá)到飽和后繼續(xù)制冷的過程，能降低絕對濕度起到去濕作用。半導(dǎo)體潔凈室對溫濕度的控制范圍通常為溫度 22±2℃，濕度 45±5%RH。為達(dá)到目標(biāo)溫濕度控制點，根據(jù)絕對濕度線和目標(biāo)溫度線劃分的四個控制區(qū)進(jìn)行不同的溫濕度控制分區(qū)處理。例如在 Zone1 的范圍內(nèi)，先降溫去濕，再加熱；在 Zone2 的范圍內(nèi)，先降溫，再加濕；在 Zone3 的范圍內(nèi)，先加熱，再加濕；在 Zone4 的范圍內(nèi)，先降溫去濕，再加熱。 綜上所述，半導(dǎo)體凈化車間的溫度控制方法多樣，需要綜合考慮空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計、加熱方式、工藝設(shè)備溫度控制、晶圓制造反應(yīng)器溫度控制以及溫濕度相互影響等因素，以實現(xiàn)精確的溫度控制，保證半導(dǎo)體生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。