
在真空环境中实现精确控温
在制造半导体时,最不希望看到的就是有杂质颗粒破坏晶圆。不过,我们仍然需要热量——而且是需要大量的热量。这时,适合在真空环境中使用的红外加热器就派上用场了。这类加热器不需要依靠空气或气体来传递热量(因为在真空中这根本行不通),而是直接将辐射能传递到晶圆上。
这种方式既高效又直接。
功率密度的关键
在真空中,辐射是唯一的加热方式。因此,我们需要设计出能够快速、高效地传递热量的加热器。
如果你仍然使用传统的电阻式加热器,那无疑会浪费大量能量,因为那些能量大多被用来加热腔体本身。这就好比试图用全部的能量来保持一杯咖啡的温度一样。而短波红外加热器则不同,它可以直接作用于晶圆,而非整个设备。
这样一来,升温时间就会缩短,电费也会随之降低。这是一种简单的方法,可以让洁净室更加环保,同时也不会给操作人员带来麻烦。
材料的选择很重要
不能随便选用普通的灯泡放入真空环境中。如果使用普通玻璃材质,它要么会破裂,要么会释放出化学物质,从而影响产品的质量。因此,我们选择高纯度的合成石英作为加热器的外壳,因为它能够承受高压。对于密封件和电极,我们同样要求严格。一旦密封件出现泄漏,真空环境就会被破坏;而如果电极上有任何微小的颗粒,那晶圆也就报废了。我们绝不能冒这种风险。
存在的弊端
不过,也有弊端。当向红外加热器输入如此大的功率时,周围的组件会受到很大压力。晶圆虽然会很快变热,但反射出的热量总得有个去处。如果冷却系统不够强大,就无法有效处理这些热量,从而导致工艺参数出现偏差。这很令人困扰,也难以进行精准校准。因此,从一开始就必须确保冷却系统的性能足够好。
好消息是,我们所设计的这种加热器可以直接替代现有的加热器。这样,你就可以无需拆解整个生产流程,就能提升生产效率,减少能源浪费。