
防止加热室变成“烤箱”
如果你曾经制造过半导体加热室,那么你一定知道其中存在的难题。其实,让晶圆达到所需温度并不是什么难事——那只是最简单的一部分。真正的麻烦在于,当设备内壁变得过于高温时,就有可能伤害人体。
大多数普通的加热元件会将热量向各个方向散射,这不仅效率低下,而且还会让昂贵设备的内部表面吸收大量不必要的热量,从而形成安全隐患。
为了解决这个问题,我们采用了定向红外线灯。
将热量精确地传递到所需位置
可以把这比作灯泡与手电筒的区别:灯泡会让整个房间都变亮,而手电筒则能将光线集中在需要的地方。我们的红外线灯也是同样的原理——它们能把热量精准地传递到目标物体上。由于光束很窄,因此有更少的能量会作用于设备的墙壁上。
这样一来,晶圆就能得到所需的温度,而设备外壳则保持凉爽。
权衡利弊(以及如何应对)
这种方法的好处之一就是可以缩小设备的体积。因为墙壁不会受到多余的熱量影响,所以不必在各个内表面都加上厚厚的隔热层。不过,也有一个缺点:红外线加热的速度非常快。因为速度太快,所以PID控制系统必须非常精确。我们通常会使用高精度热电偶来确保温度不会超出控制范围。如果传感器的误差达到几毫米,就可能导致温度波动,从而损坏晶圆。虽然要求很高,但这是值得的。
保护设备免受损害
降低墙壁温度的好处还不止于此——它还能保护设备中的电子元件。当设备内部温度过高时,电子元件就会开始老化,密封件也会干裂。通过将热量集中起来,就能有效延长整个设备的使用寿命。
不过需要注意的是,当热量被集中到某个点时,那个点的温度会非常高。因此,必须确保冷却风扇和排气系统足够强大,这样才能避免局部过热的问题。