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在半导体净化车间中，温度控制至关重要。以下是一些常见的温度控制方法： 首先，合理设计空调系统是关键。集成电路洁净车间的温度控制依靠空调系统实现，在设计洁净车间时，需根据车间面积和高度确定空调的冷却量和送风量，以保证温度均匀分布。例如，室外空调箱 MAU 向回风输送洁净度、温度和湿度恒定的新风，与循环回风混合后，进入洁净室顶棚顶部，通过风机过滤单元 FFU，然后进入洁净室生产区，基本满足洁净室温度要求。 其次，采用不同的加热方式。如在空调系统的冷热盘管中，热盘管分多种加热方式，有通蒸汽加热的，也有通热水加热的，还有直接使用电热片的等等。当采用蒸气或热水进行加热时，一般采用控制蒸气或热水的调节阀开度实现温度控制；当采用电加热时，通过晶闸管电力控制器，控制其加热电功率实现温度控制。同时，在北方地区，由于冬季室外温度低，会配备新风加热盘管，南方地区则一般不存在这部分配置。 此外，半导体工艺设备也有温度控制方法。例如，检测半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度，确定实际温度所属的温度区间，温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区，根据实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制加热器进行加热。具体而言，基于温度波动区间、目标温度以及预设安全余量，确定快速升温区、温度精调区和温度失控区。在温度精调区，获取实际温度与目标温度之间的第一温度偏差值，以及上一次检测的实际温度与目标温度之间的第二温度偏差值，确定实际温度的偏差值变化率，基于第一偏差值、偏差值变化率以及预设的修正量确定规则，确定目标参数修正量，对加热器的控制参数进行修正并控制加热器进行加热。 同时，在半导体生产过程中，如 Levitech 公司在晶圆制造的反应器中，用气体使晶圆在两个被加热到适当工艺温度的石墨圆盘之间悬停，必要温度使用 Kanthal®加热元件才能达到 1200 摄氏度。晶圆由一个特殊的加热控制系统控制，JUMO TYA 201 在每个温度阶段控制 Kanthal®加热元件所需的电流和电压从而确保准确的温度变化。 在温度控制过程中，还需考虑温湿度的相互影响。如在 MAU 的温湿度处理过程中，为解决除湿问题，通常采用湿度优先的方法，用冷水阀除湿使温度下降，再用热水阀再加热，使温度和湿度能达到要求值。但这种方法可能会导致能源浪费，因此要优化空调设备的控制，选择合适的温湿度设定值，提高整个洁净室温湿度控制的稳定性，同时也能实现节能。 ### 半导体净化车间空调系统如何设计 半导体净化车间的空调系统设计至关重要，直接关系到温度控制的效果。空气净化系统设计方面，需采用高效过滤器对空气进行过滤以保证车间洁净度，同时设置合理的送风和排风系统确保空气循环效果。空调设备选择上，制冷机组应选高效、低噪音设备；空调机组要具有除尘、除菌功能；加湿器需有智能控制功能以保证湿度稳定。控制系统设计要涵盖温度、湿度、压力、空气质量等方面的检测和控制，实现自动调节和远程监控。为降低噪音影响，可采用低噪音设备、设置消音器、合理布局风口等措施。节能环保方面，可选择能效比高的设备，采用能源回收技术，利用自然能源辅助供应等。维护保养设计要考虑设备的维护空间、操作方便性、可维修性和可替换性等因素。总之，一个完善的空调系统设计能为半导体净化车间的温度控制提供坚实基础。 ### 半导体净化车间有哪些加热方式 在半导体净化车间中，有多种加热方式。比如在晶圆制造过程中，RTA（快速热退火）系统能在大约 10s 的极短时间内将晶圆温度由室温提高到 1100℃。RTP（快速热加工）工艺能精确控制晶圆的温度和晶圆内的温度均匀性，当温度大约为 1100℃时，能在约 10s 内恢复单晶结构且只引起少量的掺杂物扩散。此外，合金化热处理也是一种加热工艺，利用热能使不同原子结合成化学键形成金属合金，如自对准金属硅化物工艺中形成钛金属硅化合物和钴硅化物的过程就涉及到两次退火加热。在半导体生产过程中，Levitech 公司与久茂合作，晶圆制造的反应器由两个石墨圆盘组成，用气体使晶圆在两个圆盘之间悬停互不接触，通过 Kanthal®加热元件加热到 1200 摄氏度，久茂的晶闸管功率控制器 JUMO TYA 201 在每个温度阶段控制 Kanthal®加热元件所需的电流和电压，确保准确的温度变化。 ### 半导体工艺设备如何控制温度 半导体工艺设备控制温度的方法有多种。一种是闭环控制，采用温度传感器实时监测晶圆温度，并将温度信号反馈给控制系统。控制系统根据设定温度与实际温度的偏差，调整加热器的功率或其他相关参数，实现对温度的准确控制。另一种是开环控制，不使用温度传感器，而是根据加热器的功率和其他已知参数计算出晶圆的加热温度，这种方法简单但精度相对较低。还有智能控制，结合人工智能和机器学习技术，对晶圆加热过程中的温度变化进行实时预测和调整，能够实现更加准确和智能的温度控制。此外，在半导体工艺设备中，还可以根据实际温度所属的温度区间确定对应的加热策略。例如，确定实际温度所属的快速升温区、温度精调区和温度失控区，根据不同区间的加热策略控制加热器进行加热。在温度精调区，可以获取实际温度与目标温度之间的第一温度偏差值以及上一次检测的实际温度与目标温度之间的第二温度偏差值，基于此确定实际温度的偏差值变化率，再根据预设的修正量确定规则确定目标参数修正量，对加热器的控制参数进行修正并控制加热器加热。 ### 晶圆制造反应器如何控制温度 晶圆制造反应器通常采用特殊的加热控制系统来控制温度。例如，Levitech 公司的晶圆制造反应器由两个石墨圆盘组成，用气体使晶圆在两个圆盘之间悬停互不接触，必要温度使用 Kanthal®加热元件才能达到 1200 摄氏度。久茂的晶闸管功率控制器 JUMO TYA 201 在每个温度阶段控制 Kanthal®加热元件所需的电流和电压，从而确保准确的温度变化。该系统使晶圆每次都在相同的温度下生产。另外，在半导体晶圆的温度控制方法中，对被树脂片或者粘合带覆盖的半导体晶圆进行冷却时，在降温阶段，根据所进行的工艺种类的不同，将温度降低到高低不同的温度区间并稳定；并且，根据不同工艺种类对氧含量要求的不同，将通入晶圆承载区域的冷却用的气体流量控制在高低不同的范围，同时开启风机，调节风速，使承载区域形成稳定的层流气流，用于进行吹扫和冷却晶圆。维持上述步骤中通入的吹送冷却用的气体流量和风机风速，在承载区域对晶圆继续进行冷却 5 - 10min。在冷却时间到达且经检测晶圆的冷却状态满足取片条件时，开始取片。 ### 半导体净化车间如何考虑温湿度相互影响 半导体净化车间中温湿度相互影响较大。洁净室内温度的影响主要从产品精度、合格率以及污染角度考虑，越精密、集成度高的电子加工对温度的敏感性越大。湿度太高会使物体表面的灰尘难以清除，相对湿度低于 30%时，又由于静电力的作用使粒子容易吸附于物体表面，静电会使半导体器件发生击穿。在空气处理过程中，温度和相对湿度是两个不同方向的控制量，单纯靠加热或冷却过程不能使温湿度同时向相同趋势变化。冷却去湿过程是湿空气经冷却达到饱和后继续制冷的过程，能降低绝对湿度起到去湿作用。半导体洁净室对温湿度的控制范围通常为温度 22±2℃，湿度 45±5%RH。为达到目标温湿度控制点，根据绝对湿度线和目标温度线划分的四个控制区进行不同的温湿度控制分区处理。例如在 Zone1 的范围内，先降温去湿，再加热；在 Zone2 的范围内，先降温，再加湿；在 Zone3 的范围内，先加热，再加湿；在 Zone4 的范围内，先降温去湿，再加热。 综上所述，半导体净化车间的温度控制方法多样，需要综合考虑空调系统设计、加热方式、工艺设备温度控制、晶圆制造反应器温度控制以及温湿度相互影响等因素，以实现精确的温度控制，保证半导体生产的质量和效率。