
为何我们在半导体制造中放弃热风加热,转而使用红外线加热?
如果有过半导体加工的经验,那么你一定了解传统热风加热的缺点。实际上,我们只是让一团空气变热,希望它能将热量有效地传递到晶圆上。但这种做法存在延迟——就像用暖风机来加热房间一样,必须先让空气变热,物体才会随之变热。
红外线加热则省去了这个中间环节。它直接将能量传递到晶圆上,无需等待空气升温。
时间就是金钱
热风加热的最大问题就是等待时间。往往需要几分钟,甚至更长时间,才能让处理腔体达到稳定的温度。这实在是个麻烦。
而红外线灯则可以“即时启动”。打开开关后,几秒钟内就能达到目标温度。
在大规模生产中,这一点非常重要。虽然每批处理的节省时间可能只有30秒,但要是以数千批次来计算的话,那可就是巨大的效率提升啊。
精准控制加热位置
我们都遇到过300毫米口径晶圆上出现“冷点”的问题。使用热风加热时,为了确保边缘区域也能获得足够的温度,不得不设计复杂的空气流动系统。
而红外线加热则不同。我们可以将红外线灯按照特定顺序排列,从而精确控制加热位置。这样一来,我们就不必再费力地调节空气流动了。
此外,红外线加热所需的设备也更为小巧。这样就不用再使用那些笨重的鼓风机和巨大的通风管道了,这样就能节省出一些洁净室的空间。
当然,也有弊端
不过,红外线加热并非万能的解决方案。由于热量过于集中,如果PID控制器设置不当,就很容易烧坏晶圆表面。因此,必须使用响应速度快的温度传感器来避免这种情况发生。
另外,这些红外线灯在启动时会消耗大量电流。如果电源装置不够强大,就很容易导致断路器跳闸。