
在半导体洁净室中,红外加热与热空气循环哪种方式更佳?
在为半导体深度加工选择炉子时,需要考虑的是如何传递能量。热空气加热依赖的是基板的边界层——先加热空气,再由空气来加热基板。不过这种方式效率较低。而红外加热则无需经过中间环节,它通过电磁辐射直接将能量传递到工件上。
时间成本的问题
在半导体制造过程中,“时间成本”是最大的瓶颈。使用热空气加热时,需要很长时间才能让整个腔室达到所需温度。此时,大量能量被浪费在加热墙壁和空气上。而红外加热器则能在几秒钟内达到工作温度,从而大大缩短了升温时间。由于热量是直接传递到工件上的,因此整个炉子的热惯性不会影响工艺流程的时间。
精度与污染控制
洁净室非常讨厌气流紊乱的情况。热空气加热系统需要高速风扇来避免出现冷点,但这些风扇会搅动空气中的颗粒物,导致气流不稳定。而红外加热器则没有风扇,因此不会产生颗粒物迁移的问题。这样就能获得稳定的热环境,同时避免污染物接触到晶圆。
工程上的权衡
红外加热并非万能的解决方案。它属于一种需要视线直射的技术。如果工件堆叠在一起或具有复杂的几何结构,那么辐射就无法到达某些区域,从而导致那些区域出现冷点。这时就需要使用多区域控制器或反射器来将能量引导到这些区域。此外,由于热量密度很高,如果PID控制参数设置不当,基板的温度可能会超过设定值。因此,需要使用响应迅速的热电偶来防止材料过热。