
在红外半导体加热技术中,如何准确控制温度呢?如果我们真的希望减少半导体制造过程中的碳排放,那就必须放弃那些传统的电阻式加热器。因为它们的升温速度实在太慢了。因此,我们开始使用红外灯作为加热源,因为它们能够更快地达到目标温度,而且能耗也远远低于传统加热器。
不过,这里有个问题:如果不想烧毁晶圆的话,就必须使用那种能够快速响应红外光源功率变化的热电偶。
反馈回路的难题 红外灯会立刻释放出大量的热量。如果热电偶的反应速度不够快——也就是所谓的“热延迟”——那么在传感器察觉到实际情况之前,温度就已经超过了设定值。这样一来,晶圆就容易被烧坏了。
为了解决这个问题,我们会使用高级型的K型或N型热电偶。这些热电偶能为PID控制器提供实时数据,从而帮助控制器精确控制功率。这样可以避免温度在设定值附近反复波动的情况。
应对环境因素 在洁净室里,任何微小的泄漏都可能毁掉整批产品。因此,我们必须使用矿物绝缘材料来确保一切都在受控状态下进行。此外,探头的放置位置也很重要。它必须能够准确地测量晶圆表面的温度,而不是周围的空气温度或来自灯泡的热量。为了减少信号干扰,还需要对探头进行精确的调整。
权衡利弊 这里有个棘手的问题:速度往往需要付出一定的代价。较薄的探头虽然反应更快,但它们在高温度环境下很容易损坏。因此,我们需要在传感器的响应速度与更换频率之间找到平衡点。如果要求传感器能在毫秒级时间内做出反应,那就需要更频繁地更换传感器。
不过,好处是,一旦处理得当,工厂的能源消耗就会大大降低。因为只需要加热加工中的晶圆,而不必加热整个腔体。这样就能减少每片晶圆的能耗,从而实现碳中和的目标。