由于現(xiàn)代集成電路關鍵尺寸的不斷縮小,制造工藝對設備提出了越高的要求,該設備用于快速退火臺車爐,用于加工小于200mm的晶片。較大加熱速率須達到250℃/s,較大加熱溫度須達到1250℃,溫度分布的均勻性須小于±0.5%。要解決這些問題,須從熱源設計入手。

  在半導體加工過程中,通常有四種傳熱方式:熱傳導、熱對流、強制熱流和熱輻射。熱傳導是熱通過固體或氣體的擴散,但在考慮氣體中的熱傳導時,須考慮空氣流動,因為空氣流動會改變熱傳遞速率。如果氣流是由外部壓力梯度引起的,這種氣流稱為強制流。在快速退火臺車爐中,相應的保護氣體被引入石英腔,石英腔的外部由干凈干燥的壓縮空氣或氮氣冷卻,它們傳遞的熱量屬于強迫熱流。

  由于氣流攜帶的熱量在實際使用中受到制約,通過熱傳導傳遞的能量與物體與背景之間的溫差成正比。因此,大多數(shù)快速熱處理系統(tǒng)使用輻射作為主要的熱交換方式。當光輻射的能量入射到晶圓表面時,它可能會被反射、吸收或透射。同時,光的能量也照射在加熱腔的鍍金內(nèi)壁上。由于鍍金表面的高反射和腔體的冷壁環(huán)境,晶片和燈之間的視場因子得到了改善,因此可以傳輸大量能量??焖偻嘶鹋_車爐的快速加熱力和相當高的熱傳導效率是基于其結(jié)構優(yōu)化設計和熱源設計。

簡析臺車爐系統(tǒng)的熱設計

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