
使用红外加热技术来干燥MEMS传感器晶圆
如果你曾经从事过MEMS器件的制造工作,那么你一定知道,在湿法蚀刻或清洗之后去除残留水分是多么麻烦的一件事。这无疑是一个巨大的瓶颈。大多数人只是把晶圆放入对流烤箱中加热,但这样一来,就相当于为了加热一块披萨而让整个房子都变热,这无疑是一种极大的能源浪费。
因此,我们选择使用短波红外灯。这种灯不会加热晶圆周围的空气,而是直接对晶圆表面进行加热。这是一种更高效的加热方式,有助于实现绿色制造。
速度优势
最棒的是,这种加热方式的启动时间几乎为零。而电阻式加热器则需要很长时间才能达到工作温度,这意味着在等待机器启动的这段时间内,仍然会有大量的能量被浪费掉。红外灯则不会这样,它们能立即达到工作温度。由于我们使用的是短波光谱,热量会直接渗透到晶圆中,从而在基材过热之前就蒸发掉其中的液体。这样一来,所需的设备体积就更小了,能耗也更低。
实现方式的细节
我们为这些灯泡使用了高纯度的石英外壳。在半导体工厂里,金属污染是个大问题,所以我们绝不能冒险使用金属部件。此外,我们还会调整灯丝的参数,使其发出的光线恰好符合晶圆材料所需的吸收特性。
不过,使用时必须小心。如果将过多的能量集中在某个点上,就可能导致晶圆变形或产生热应力。为避免这种情况,我们会调整灯泡与晶圆之间的距离,并使用脉冲功率控制器来保持温度稳定。
权衡取舍
使用红外加热技术确实能让工作变得更简单,因为这样可以减少待机时的能耗,同时也不需要那些庞大且复杂的强制通风系统。不过,有一个缺点:红外光只能沿着直线传播。如果晶圆载体上有厚厚的结构或屏蔽层,那么就会出现温度不均的情况。因此,必须确保晶圆的位置精确无误——尤其是对于200毫米或300毫米大小的晶圆而言。一旦位置有偏差,就会在晶圆上留下干燥痕迹,这会严重影响传感器的性能。