LAUDA NOAH Semistat：用 Peltier 技術革新等離子蝕刻溫控

《溫控芯啟 · LAUDA 賦能半導體智造》系列 · 第 6 篇

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?? 引言：等離子蝕刻是芯片制造的“精密雕刻師"

在前道工藝中，沉積是在晶圓表面“加材料"，而蝕刻則是在納米尺度上“去材料"。只有加與減反復配合，芯片復雜的三維結構才能真正成形。

其中，等離子蝕刻（Plasma Etch）是最關鍵的減法工藝之一。它通過高能等離子體對材料進行定向去除，使溝槽、孔洞、柵極結構以及各種微細圖形得以被精確刻寫出來。

隨著器件尺寸不斷縮小、結構不斷變深，蝕刻工藝對溫度的敏感度越來越高。溫度不僅影響反應速率，還影響側壁形貌、刻蝕選擇比、均勻性和重復性。

因此，在等離子蝕刻設備中，溫控系統不是外圍配角，而是直接決定工藝窗口和設備競爭力的關鍵模塊。

? 等離子蝕刻為什么對溫度如此敏感

在等離子蝕刻腔體中，晶圓通常被固定在靜電吸盤 ESC 上。工藝過程中，射頻功率、離子轟擊、背氦傳熱、腔體壓力和材料本身反應都會共同影響晶圓溫度。

這帶來了幾個典型挑戰：

·       溫度變化會直接改變化學反應與物理轟擊之間的平衡。

·       不同材料層對溫度的響應不同，溫控漂移會影響刻蝕選擇比。

·       在高深寬比結構中，溫度不均會導致側壁形貌變化和 CD 漂移。

·       設備換配方頻繁，要求系統快速升溫、降溫并穩定在目標點。

·       半導體工藝越來越強調能耗與可持續，傳統方案的效率壓力不斷加大。

?? 工藝關鍵部位：為什么 ESC 溫控最重要

在等離子蝕刻設備中，ESC 即靜電吸盤，負責吸附并支撐晶圓，同時承擔熱交換的重要任務。

可以理解為：晶圓真正“感受到"的溫度，很大程度上取決于 ESC 與其背后的溫控系統。

如果 ESC 溫控能力不足，常見問題包括：

·       晶圓中心與邊緣溫差增大，造成刻蝕不均。

·       工藝切換后需要更長時間等待溫度穩定，影響設備節拍。

·       射頻脈沖或負載波動導致溫度震蕩，工藝重復性下降。

·       為維持能力而使用過大的液體回路和遠距離冷卻，系統能耗升高。

?? LAUDA NOAH Semistat：面向蝕刻場景的創新方案

針對等離子蝕刻溫控的動態需求，LAUDA NOAH Semistat 采用基于 Peltier 熱電效應的控溫技術路線。與傳統壓縮機制冷不同，它更強調近場部署、快速響應和動態控溫。

這使其特別適合需要頻繁切換工藝溫度、強調控溫速度和工藝重復性的半導體蝕刻應用。

?? 產品矩陣概覽

配套還可配置 PSC 電源控制器，以適配不同型號與現場電源條件。

?? Peltier 方案與傳統壓縮機制冷有什么不同

傳統壓縮機制冷方案在許多工業場景中成熟可靠，但面對蝕刻工藝這種高動態、小回路、快節拍應用時，往往需要在響應速度、系統體積和能耗之間做權衡。

Peltier 路線的核心優勢，在于它更適合“快速、可逆、近場"的控溫邏輯。

?? 為什么這類方案適合半導體蝕刻

對于半導體設備制造商來說，溫控系統的價值不只是達到設定溫度，而是要在真實生產條件下持續維持工藝窗口。

Peltier 型方案更適合蝕刻工藝的幾個原因包括：

·       回路體積更小，有利于減少溫度慣性。

·       設備可更靠近工藝端，減少長距離管路帶來的熱損失與響應延遲。

·       升溫與降溫切換更靈活，適合頻繁換配方。

·       結構更緊湊，有利于設備集成和空間優化。

·       有助于降低系統能耗與維護復雜度。

?? LAUDA NOAH Semistat 的四個核心賣點

① 高性能

·       快速響應工藝負載變化

·       支持更穩定的動態溫度控制

·       幫助提升蝕刻重復性與一致性

② 高價值

·       有助于降低總擁有成本

·       減少液體回路體積與相關資源消耗

·       提升設備利用率和工藝切換效率

③ 高靈活性

·       適合不同 OEM 設備的集成需求

·       便于貼近工藝端部署

·       適合模塊化系統架構

④ 更可持續

·       減少對傳統制冷劑系統的依賴

·       有助于降低能耗與環境負擔

·       契合半導體行業綠色制造趨勢

?? Peltier 技術為什么值得關注

Peltier 效應本質上是電能與熱能之間的直接轉換。改變電流方向，就可以在同一模塊上實現吸熱或放熱。

這意味著系統可以更靈活地在制冷和加熱之間切換，而不必依賴傳統壓縮機制冷回路的慣性。

對于蝕刻這類需要精密、快速、可重復溫控的場景來說，這種特點非常有價值。

??? 對設備 OEM 和晶圓廠意味著什么

從 OEM 角度看，LAUDA NOAH Semistat 有助于提升整機賣點，讓設備在溫控速度、能耗表現與系統集成度方面更具競爭力。

從晶圓廠角度看，更快的溫度切換、更穩定的工藝重復性和更低的運行復雜度，都意味著更好的產線效率和更穩的良率表現。

在先進蝕刻工藝越來越復雜的背景下，溫控系統正在從“輔助單元"轉變為“核心能力單元"。

?? 寫在最后

等離子蝕刻的競爭，不只是腔體設計、射頻功率或工藝配方的競爭，也是在比拼誰能更精準地控制每一片晶圓的熱狀態。

LAUDA NOAH Semistat 以 Peltier 技術切入這一關鍵環節，提供了一種更貼近半導體動態工藝需求的溫控思路。

它代表的不僅是一臺設備，更是一種從傳統供冷邏輯走向高響應、高集成、高可持續溫控邏輯的方向。

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