
在半导体制造过程中,精确度至关重要。不过长期以来,我们一直使用传统的电阻式加热器——这类加热器虽然能够加热晶圆,但同时也会浪费大量能源来加热整个机器的框架。
我们现在正在逐步放弃这种传统方式,转而采用红外加热技术。其优势在于:可以更快地将目标区域加热到所需温度,同时避免浪费能量去加热周围的空气。
为何外壳如此重要
即便拥有再好的加热灯,如果没有合适的外壳,那它也是毫无用处的。我们使用高品质的不锈钢来制作外壳,因为这种材料能够承受反复的温度变化而不发生变形。
但外壳的作用并不仅仅在于耐用性。它还相当于一种“反射镜”——我们通过精确计算钢板的曲率,让红外辐射直接照射到晶圆上。这样,热量就不会散失到洁净室里。而真正的优势在于:当室内温度保持较低时,空调系统就不必费力地来降温了。这样一来,就能有效减少碳排放。
停止浪费电能
红外加热与传统的电阻式加热有所不同。它是通过辐射来传热的,而不是先加热空气再让热量传递到目标物体上。因此,红外加热能更直接地到达目标区域。
我们设计的系统旨在消除“预热时间”。工具处于待机状态的时间越短,每块晶圆所需的电能就会越少。这样一来,就能大幅节省能源。
需要解决的难题:如何控制热量
不过,这里也存在一个权衡问题。高密度的红外加热器会产生强烈的局部热量。即使有不锈钢外壳将大部分能量反射回去,装置的后部仍然会受到高温影响。因此,不能简单地把这些装置装进旧框架里,还希望一切正常。必须确保冷却系统能够应对这些集中的热量。
精度在这里非常重要。如果外壳的加工精度不够高,就会出现热点现象。而热点会导致加热不均匀,最终导致许多晶圆被报废。这就是为什么我们必须极其注重焊接质量和表面光洁度——这样才能确保在数千次循环后,加热效果依然稳定,从而避免出现不良品。