
为什么红外加热比热风加热更有效
在大多数半导体制造厂中,人们仍然使用传统的方法:先加热空气,再期望空气将热量传递给芯片。这就好比试图用吹风机来为整个房间供暖一样——效率极低。
正因如此,越来越多的人开始采用红外加热技术。这种技术无需经过空气作为中间介质,能量可以直接作用于芯片本身。
等待的代价
从物理原理上来看,热风加热依赖对流效应,而这种方式效率极低。你必须等待空气变热,然后再等待热量渗透到芯片中。这个过程相当缓慢。
而红外灯则可以立即产生热量。只要打开开关,目标区域就会立刻被加热。
在大规模生产中,每一秒都很重要。如果每块晶圆的加热时间能缩短30秒,那么每个班次就能多生产出数千块芯片。如果仍然使用热风加热,那可就是巨大的损失了。
不必为整个房间加热
此外,空气循环系统存在很多漏洞,大量热量会通过管道和机壳散失掉,这显然是浪费。
而红外加热则可以精确地将热量传递到芯片所在的位置。你无需为了一件晶圆而让整个洁净室都升温到200摄氏度。另外,红外加热所需的设备体积也更小,因此可以在相同的空间内安排更多的加工步骤,而不会因为设备太多而影响操作。
当然,也有弊端
不过,红外加热并非万能的解决方案。由于热量过于集中,如果灯具没有调整好,就很容易导致局部过热,从而损坏芯片。
因此,需要精确的PID控制器来确保温度不会超出控制范围。另外,如果你从热风加热切换到红外加热,还需要重新校准传感器。
不过,最大的难题还是冷却问题。由于芯片被快速加热,冷却系统必须能够快速应对。如果冷却系统不够强大,那么问题就会从生产过程的起始阶段转移到了末端。