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CO₂制冷机（以CO₂为制冷剂）在半导体领域主要用于工艺冷却、超临界流体处理及环境控温，其稳定、有效且准确的特性，正逐步替代传统含氟制冷剂。
一、半导体制造对冷却的需求
半导体制造对温度控制要求苛刻，具体需求包括：
工艺设备冷却（光刻、蚀刻、离子注入等）：-10℃~ +30℃，控温精度±0.5℃或更高，设备内部冷却水/液需恒定低温，以保持工艺稳定性和良率。
超临界CO₂清洗/干燥：31℃~ 60℃（超临界状态），控温精度±1℃，需将CO₂冷却至液态后再加热至超临界状态，实现无损伤清洗与干燥。
芯片清洗伴冷系统：-20℃~ +5℃，控温精度±1℃，保持液态CO₂在输送过程中不气化，保证供应稳定性。
洁净室空调/环境冷却：+18℃~ +24℃，控温精度±1℃，维持洁净室恒温恒湿，避免热扰动影响工艺。
测试与可靠性评估：-40℃~ +150℃，控温精度±0.5℃，芯片测试需快速变温，CO₂制冷机可提供高动态响应。
二、 CO₂制冷机在半导体领域的主要应用场景
1. 工艺设备冷却
CO₂制冷机可直接为光刻机、蚀刻机、离子注入机等提供低温冷却水（或乙二醇溶液）。
2. 超临界CO₂清洗与干燥
超临界CO₂清洗技术用于晶圆无损清洗，其设备需要先将CO₂液化（冷却），再加热至超临界状态。
3. 芯片清洗伴冷系统
在芯片清洗过程中，液态CO₂需要通过伴冷管路保持低温，防止气化。
4. 环境与洁净室冷却
半导体洁净室需要恒温恒湿，CO₂制冷机可作为冷水机组的一部分，提供环境友好的冷源。
5. 测试与可靠性评估
芯片在测试过程中需要进行高低温循环，CO₂制冷机可快速提供低温环境（-40℃甚至更低），配合加热模块实现快速变温，满足测试标准。
三、CO₂制冷机在半导体应用中的优势
环境友好：CO₂的 GWP=1，ODP=0，不受含氟气体规限制，适合长期使用。
温度稳定性高：可实现 ±1℃甚至更精度的温度控制，满足半导体工艺的苛刻要求。
符合半导体行业标准：适合在半导体厂房中使用。
有效紧凑：CO₂单位容积制冷量大，设备体积相对较小，适合空间受限的厂务布局。
安全：无毒、不燃，即使泄漏也不会造成危险。
运输简便：CO₂不受空运限制，便于全球供应链配置。
CO₂制冷机在半导体领域的应用正从辅助冷却向核心工艺冷却扩展，尤其是在超临界CO₂清洗、干燥及芯片伴冷等新工艺中。
