
为什么我们在半导体加工中放弃热风加热,转而使用红外线加热
想想对流式烤箱的工作原理:先加热空气,再让空气去加热晶圆。这个过程非常缓慢。在高端半导体加工过程中,这样的延迟无疑意味着金钱的浪费。
因此,我们不再依赖那些笨重的鼓风机,而是改用红外线加热方式。与其加热整个房间,不如直接将能量传递到晶圆上。
时间就是金钱
对流式加热的速度实在太慢了。你需要等待数分钟才能使腔室达到合适的温度。而使用红外线灯的话,几秒钟就能达到所需温度。几乎可以立即开始加工。由于不必浪费时间来加热周围的空气,因此加工效率大大提高。这样,每小时处理的晶圆数量也会增加,而且无需建造更大的洁净室。
精确控制温度
热风加热的方式很难实现均匀加热——这里热,那里冷,无法达到完全均匀的温度。而红外线加热则不同。我们可以精确控制加热区域。通过选择与材料特性相匹配的波长,可以实现更均匀的加热效果。
我们使用石英封装内的卤素灯来产生高密度的热量。这些灯泡能在极小的空间内释放大量能量。再加上快速切换的控制装置,就可以实时调整温度。
当然,也有缺点
不过,红外线加热并非万能的解决方案。因为其加热强度很高,如果PID控制机制不够完善,就很容易导致温度超出控制范围。此外,还需要妥善处理反射器的问题,否则就会让机器的框架而不是晶圆受到加热。另外,还需要有效的冷却系统来应对灯体附近的高温,否则组件可能会被烧毁。
不过,对于那些想要摆脱传统对流式烤箱的工厂来说,这确实是一种更好的选择。它能够避免加热过程成为生产中的瓶颈。