
为什么我们在半导体制造中放弃热风加热,转而使用真空红外线加热器?
如果你希望加快半导体的深度加工速度,那么你肯定知道,等待反应室升温的过程极其耗时。
长期以来,我们一直依赖强制热风来加热。但问题在于:在晶圆真正感受到热量之前,必须先让整个反应室内的空气、墙壁等所有物体都升温。这种方式效率极低。
因此,我们转向了真空红外线加热器。与热风加热不同,红外线可以直接将能量传递到晶圆上,无需经过任何中介介质。
时间就是关键
热风加热系统存在明显的温度响应延迟——你需要很长时间才能让温度上升,同样也需要很长时间才能让温度下降。而使用红外线加热器则可以完全消除这种延迟,能量能够瞬间传递到晶圆上。这样一来,处理时间可以从几分钟缩短到几秒。在批量生产的情况下,这些节省下来的时间意味着每天能够完成的工作量会大幅增加。
真空环境带来的变化
在真空环境中,情况则有所不同。此时,不能再依靠空气来传递热量,一切都需要通过辐射和传导来实现。我们必须设计出能够承受高功率的红外灯,同时避免灯丝烧毁。这样,就能为晶圆提供非常精确的温度控制,但同时也需要小心处理。如果反应室的墙壁没有得到妥善保护,或者冷却装置不够完善,反射的热量就会侵入密封部件和传感器中,从而带来麻烦。
权衡利弊
需要注意的是,不能简单地把鼓风机换成红外线灯就万事大吉了。你还需要调整PID控制器,因为红外线的反应速度很快,如果控制器仍按照传统热风系统的设定来工作,就很容易超出目标温度范围。也就是说,你需要用更复杂的控制系统来替代简单的风扇和管道系统。虽然需要更多的设置工作,但所获得的快速处理速度还是值得的。