
别再等待烤箱加热了:更有效的晶圆加热方式
说实话,强制对流式加热其实是一种过时的方法。它其实只是让一大团空气变热,然后希望热量能传递到晶圆上而已。
问题在于,这个过程需要很长时间。你花费在等待空气升温上的时间,远远超过实际加工晶圆的时间。这无疑是一个巨大的瓶颈。
快速消除等待时间
我们决定不再依赖空气来加热,而是直接从源头开始加热。这时,无臭氧红外线灯就派上用场了。
与传统的加热方式不同,红外线利用的是电磁辐射来直接加热目标物体。没有“预热”阶段,也没有不必要的等待时间。只需打开灯具,它就能立刻产生高温。瞬间即可。
当你不再试图加热整个空间中的空气,而是专注于加热晶圆表面时,处理时间就会大大缩短。此外,你也不需要那些巨大而笨重的隔热室了,因为无需再把热空气困在某个地方。
臭氧问题及解决方案
不过,这里有个难题:普通的短波红外线灯会因为紫外线的释放而产生臭氧。如果在洁净室中使用这种灯光,臭氧就会造成严重问题——它会破坏敏感的电路结构,还会损坏光刻胶。
为了解决这个问题,我们采用了特殊的石英材料以及能够过滤掉200纳米以下紫外线的过滤器。这样,虽然仍能获得极高的热密度,但却不会产生有害的化学物质。此外,我们还调整了这些灯具,使其能够均匀地加热晶圆表面,从而避免晶圆边缘出现变形的情况。
现实情况
不过,红外线并非万能的。它也有其局限性。
最需要记住的一点是,红外线具有方向性。热空气会围绕物体流动,但红外线只能加热它能够照射到的地方。如果你的晶圆有复杂的几何形状或深处的凹陷,那么某些地方仍然会保持低温。
为了解决这个问题,你需要设置多个灯具,或者使用反射器来将热量引入那些难以加热的区域。
最后,需要注意的是:由于红外线的能量非常强且作用速度极快,因此在使用PID控制器时必须格外小心。如果不进行精确的校准,就有可能使温度过高,从而损坏晶圆。