
别再等待加热器启动了:为什么真空红外加热器更适合半导体加工
如果你们仍然依赖热空气循环来进行半导体的深度加工,那相当于把一半的时间都浪费在等待上。改用真空红外加热器并非仅仅是一种硬件上的更换,而是一种全新的能量传递方式。
热空气的缺点就是反应速度慢。
想象一下其工作原理:先加热气体,气体再加热腔室壁,最后才是腔室壁加热晶圆。这无疑是一个缓慢的反应过程。
而在真空环境中,我们可以省去这一整个过程。我们直接用红外灯发出电磁辐射,让能量直接作用于晶圆,无需经过任何中间介质,也无需等待空气变热。这样一来,升温时间从几分钟缩短到几秒而已。对工程师来说,这真是极大的好处——那些令人烦恼的等待时间完全消失了。几乎可以立即达到目标温度,从而提高每小时处理的晶圆数量。
难点在于如何将这种加热器整合到真空环境中。
为真空环境设计这样的加热器并非那么简单,因为需要避免气体泄漏的问题。如果使用的材料不合适,污染物就会进入腔室,从而破坏整个系统。
因此,我们必须使用高纯度的石英材料以及特定的灯丝。这样才能保持环境的清洁。
不过,还需要注意功率密度的问题。由于没有空气来带走热量,灯体温度会变得非常高。如果使用高功率的照明装置,那么冷却系统就必须非常完善。否则,灯体很快就会烧毁。
速度与精度的平衡
虽然红外加热器很快速,但它也有局限性。它就像一盏聚光灯,只能照亮特定区域。如果灯的几何结构或间距不对,就会出现局部过热的情况。也就是说,为了追求速度,不得不牺牲一定的均匀性。
但对于大多数半导体加工来说,这种牺牲是值得的。因为每块晶圆所节省的时间实在太多,所以为了解决光学对准问题而付出的代价也就微不足道了。