
在芯片制造过程中减少碳排放:为什么真空红外线加热器是最佳选择?
如果我们真的想实现碳中和的目标,那就必须停止能源的浪费。传统的电阻式加热方式,其实就像是为了让一个人保持温暖而让整个房子都处于高温状态一样。实际上,我们是在为整个腔室加热,而其中大部分区域根本不需要被加热。
因此,我们转而使用真空环境下的红外线加热器。这种方式不会让空气升温,而是将热量直接传递到晶圆上。这样一来,就可以避免能源的浪费,同时也能缩短设备启动的时间。这是一种更高效、更环保的“绿色工厂”运作方式。
物理原理(无需复杂解释)
在真空环境中,没有空气来传导热量,所以只能依靠辐射來传递热量。我们设计的红外线加热器能够发出短波辐射,这种辐射可以直接穿透晶圆,而不会浪费能量去加热腔室壁。这样一来,就不必一直与真空泵的冷却效果作斗争了。能量可以被精准地集中在需要的地方,这样每处理一个晶圆所消耗的电能就能大大降低。
设备及其优缺点
我们使用高纯度的石英材料以及一些特殊的灯丝来传递热量。不过,这样做也有缺点:当高功率的灯泡被置于密闭的真空空间中时,热量密度会变得非常高。因此,必须确保冷却系统能够正常工作。如果水冷系统不够强大或出现故障,灯泡很快就会烧毁。如果不注意的话,密封处的热应力也会导致严重问题。
如何将其融入现有生产流程
最棒的是,这些设备可以直接替代原有的设备。我们使用了标准的连接器,因此无需花费数周时间来重新布线。速度上的提升也非常明显——从需要数小时才能让设备达到工作温度,现在只需几分钟而已。这不仅能够节省能源,还能让更多的晶圆在相同的时间内被加工出来,从而节省空间。
当然,由于需要控制好功率,所以电源控制系统会稍微复杂一些。但考虑到每单位产品所减少的碳排放量,显然,这种升级是非常值得的。