在半導體制造的光刻工藝中，光刻直冷機（Litho chiller）作為核心溫控設備，其性能直接決定了光刻機的曝光精度、晶圓良率及生產穩定性。與傳統冷水機相比，Litho chiller以“直冷”設計消除中間熱阻，配合高精度傳感與自適應控制算法，實現對微小熱量變化的瞬時響應，成為光刻工藝中的關鍵支撐。

　　Litho chiller的核心應用場景圍繞光刻機的三大核心部件展開，每個場景都對溫控提出很高要求。Litho chiller通過與光源模塊的水冷套直接耦合，采用微通道流道設計，將冷卻水流速穩定，確保光源腔體溫度恒定，使激光功率波動控制在0.5%以內。

　　投影物鏡的溫控是保證成像精度的另一關鍵。物鏡由數十片高精度鏡片組成，溫度變化0.05℃即可導致鏡片熱變形，引發像差變大——在5nm制程中，這種像差可能使關鍵尺寸偏差超過1nm。Litho chiller通過環繞物鏡的環形水冷結構，實施分區溫控：鏡組中間區域溫度穩定控制，邊緣區域因散熱需求略高，通過流量梯度調節實現溫度場均勻。

　　晶圓載臺的溫控直接影響晶圓面內曝光一致性。在掃描曝光過程中，載臺的高速運動與激光照射會產生局部熱量，若溫度分布不均，導致曝光后的圖案出現“比例失調”。Litho chiller通過載臺內部的微針狀水冷陣列，將水溫穩定，配合紅外溫度傳感器實時監測晶圓背面溫度，動態調整各區域水流速，使晶圓面內溫差控制在±0.05℃以內。

　　Litho chiller的選型需建立在對工藝需求與設備特性的深度解析之上，核心圍繞“精度、穩定、兼容”三大維度展開。制冷量的計算需覆蓋設備發熱量與工藝動態冗余，因此Litho chiller的制冷量需預。需注意的是，低溫工況會導致制冷量衰減。

　　控溫精度與響應速度是選型的核心指標。響應速度方面，這依賴于變頻壓縮機與電子膨脹閥的協同控制。

　　流體系統的兼容性直接影響光刻環境潔凈度。冷卻介質需采用超純水，水路材質需滿足“零釋放”要求：管路選用316L不銹鋼或PFA材質，密封件采用全氟醚橡膠，避免金屬離子或有機污染物析出。流量與壓力需匹配光刻機接口要求。此外，設備需具備防結垢設計，如內置離子交換樹脂柱，維持水質電阻率長期穩定。

　　設備穩定性與可靠性是連續生產的保障。Litho chiller需采用全密閉循環系統，避免冷卻液泄漏污染光刻機內部。關鍵部件需具備冗余設計，當主泵故障時，備用泵可在0.5秒內切換，確保流量無中斷。智能化功能方面，需支持SECS/GEM協議與工廠MES系統對接，實時上傳溫度、流量、壓力等20余項參數，具備遠程診斷與預測性維護能力。

Litho chiller的應用與選型，本質上是對光刻工藝需求的技術響應。從激光光源的波長穩定到晶圓載臺的溫度均勻，從水質潔凈度控制到系統可靠性設計，每一項參數的優化都直接關聯芯片良率的提升。