
停止在真空环境中加热工件吧
如果你曾经尝试过在真空环境中加热晶圆或基材,那你一定知道这有多困难。要让目标物体变热的同时又不让真空室的壁面被烧坏,实在是一件很棘手的事情。
普通的红外线灯其实就像加强版的灯泡——它们会向各个方向散发热量。在密闭的真空环境中,大量热量会反射到内壁上去。这不仅浪费了能源,还会对设备造成损害。此外,还会使机器外部变得极其危险,靠近的人很容易被烫伤。
关键在于将热量引导到需要的地方。
与其使用普通的石英管并寄希望于它能完成任务,不如使用专门的反射器和涂层发射器。这就好比把泛光灯换成手电筒——这样就能将红外辐射集中到某个特定的点上。
这样一来,基材就能得到所需的温度,而真空室的壁面则不会过热。很简单吧?
所需设备及其带来的权衡
为了在真空中快速提升温度,我们通常会使用高功率的卤素灯。这类灯能产生短波辐射,从而让升温过程几乎瞬间完成。我们会用坚固的石英材料包裹这些灯,以防止其在高温作用下破裂。
不过,这里有个问题:必须小心控制功率密度。如果把大量能量集中在一个小区域内,就会给电源带来巨大负担。而且,灯光的位置也必须精确到毫米级。如果灯光的位置偏差几毫米,那么它就不再能正确地加热目标物体,只会让昂贵的设备过热。
确保安全
这不仅仅是为了节省电费而已。更重要的是避免烫伤。当热量不再四处扩散时,机器的外壳也就不再像巨大的散热器那样了。操作人员可以安心地在机器周围活动,而不用担心被烫伤。
还有一个好处:由于壁面不会过热,所以它们的膨胀和收缩幅度也会减小。这样一来,真空密封性就能保持良好,也就不必经常担心泄漏的问题了。