最後更新:2026年10月8日晶圓廠・廠務設施晶圓廠廠務設施(廢氣處理・超純水・化學品供應)中國大陸:PCW(工艺冷却水)

PCW(製程冷卻水)是什麼

PCW (Process Cooling Water)

PCW(製程冷卻水)是為了冷卻製造設備發熱部位而循環供應至整座工廠的冷卻水,供應端稱為 PCWS,回水端稱為 PCWR。這是一個封閉迴路:吸收 RF 電源、真空幫浦、設備端冰水機等的熱,經熱交換器將熱傳給冰水主機或冷卻水塔後再送出。為防止積垢、腐蝕與漏電流,使用以純水為基礎、管理導電度、pH 與菌數的水。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

PCW(Process Cooling Water,製程冷卻水)是半導體工廠中為了冷卻製造設備發熱部位,而循環供應至整座工廠的冷卻水。從廠務端送往設備的供應端稱為 PCWS(Supply),在設備吸收熱後返回的回水端稱為 PCWR(Return),兩者連成封閉迴路運作。與超純水(UPW)、化學品、特殊氣體並列,是晶圓廠基幹廠務系統中的 1 項。

PCW 的主要供應對象是發熱量大的設備零組件。代表性的有電漿設備的 RF 電源與匹配器、真空幫浦、離子佈植機的電源與電磁鐵、熱處理爐的腔體外壁、曝光機等。設備端的精密溫控機(冰水機,chiller)多數也是水冷式,將從靜電吸盤等處帶走的熱排放到 PCW。分工上,±0.1℃級的精密溫度控制由冰水機負責,把這些熱運出工廠則由 PCW 負責。

PCW 系統由幫浦、熱交換器、過濾器、膨脹水箱等構成。從設備返回的溫熱 PCWR,在熱交換器中將熱傳給冰水主機的冰水或冷卻水塔的冷卻水而降溫,再作為 PCWS 送出。各設備能否獲得所需流量取決於供應端與回水端的壓力差(差壓),因此即使設備增設或稼動狀況改變,維持差壓恆定的控制仍很重要。

PCW 使用的不是自來水,而是以純水為基礎並管理水質的水。硬度成分會以積垢形式附著在細小的冷卻流道上而降低冷卻能力,溶氧與氯離子會腐蝕配管與設備內的金屬。細菌滋生則會形成黏泥而堵塞流道。在 RF 電源等水流經通電部附近的機器中,導電度過高也會造成漏電流,因此會監控導電度、pH、菌數等,必要時添加防蝕劑或以過濾器去除。

在晶圓廠的耗電量中,空調與冰水主機處理熱負荷所占的比例很大,PCW 供應溫度設定在何處直接關係到節能。若能提高供應溫度,可降低冰水主機負荷,並延長可利用外氣冷卻的期間;但相對地,設備端需要有冷卻能力的餘裕。此外,PCW 若在設備內洩漏,會導致設備故障或無塵室污染,因此漏水偵測與設備連接部的保養也是運作上重要的管理項目。

PCW(製程冷卻水)的常見問題

PCW 與冰水機(chiller)有何不同?
冰水機是每台設備各自設置、以±0.1℃級精密控溫靜電吸盤或曝光光學系統等的單元。PCW 是在整座工廠循環的冷卻水,負責接收設備或水冷式冰水機排出的熱,並運送到工廠的冰水主機或冷卻水塔。分工是精密溫度控制由冰水機負責、熱的運出由 PCW 負責。
PCWS 與 PCWR 是什麼?
PCWS(Process Cooling Water Supply)是從廠務端送往設備的供應端冷卻水,PCWR(Process Cooling Water Return)是在設備吸收熱後返回廠務端的冷卻水。設備配管同時連接兩者,冷卻水依 PCWS 與 PCWR 的壓力差流經設備內部。回水端的溫度會因吸收的熱而升高。
為什麼 PCW 不使用自來水?
因為自來水中的硬度成分會以積垢形式附著在冷卻流道上,降低冷卻能力。也會發生氯離子或溶氧造成的金屬腐蝕,以及細菌滋生造成的流道堵塞。在 RF 電源等冷卻水流經通電部附近的機器中,導電度過高也會造成漏電流,因此使用以純水為基礎並管理水質的水。
PCW 與超純水(UPW)有何不同?
超純水是在清洗或潤洗時直接接觸晶圓的水,要求電阻率 18MΩ·cm 以上等極高純度,使用後會回收再生或排放。PCW 是不接觸晶圓、用於冷卻設備的水,在封閉迴路中循環重複使用。雖以純水為基礎,但所要求的並非超純水等級的純度,而是能防止積垢、腐蝕與細菌的水質。

相關設備・材料

比較文章

所屬主題