Problemer med termisk ensartethed på store wafers og patronvarmereaktion

Problemer med termisk ensartethed på store wafers og patronvarmereaktion
En halvlederwafers centrum-til-temperaturvariation resulterer i resterende spænding og uensartethed i film-tykkelse, hvilket sænker enhedens udbytte. Operatører bemærker, at ikke alle steder når den samme temperatur ved samme hastighed med en enkelt strøminstruktion. Utilstrækkelig varmefordeling fra varmelegemet kombineret med kantvarmetab er ofte grundårsagen. Den overordnede reaktion følger stadig første-ordens dynamik, når den termiske kanal for det meste er ledende, men rumlige gradienter kan skjule controllerens tilsigtede klare eksponentielle adfærd.
Lokaliseret energi, der kan skræddersyes til at udligne disse gradienter, leveres af en patronvarmer indsat i en plade eller susceptor. Mere kraft kan koncentreres tæt på perimeteren, hvor varmetabet er størst, ved at variere viklingsstigningen. Den lokale temperaturbane i hver region fortsætter med at ligne den traditionelle første-ordensform K/(τs + 1), så længe den gennemsnitlige overfladebelastning forbliver mild. Trintest udført på typiske steder viser, at forstærkningen og tidskonstanten stadig er synlige.
Erfaring har vist, at til metal-blokapplikationer holder tæthederne mellem 5 og 7 W/cm² de indvendige ledningstemperaturer lave nok til at forhindre hurtig ældning af isoleringen, samtidig med at den muliggør hurtig reaktion. Øgede tætheder forårsager, at den ønskede første-ordensform forvrænges ved at accelerere kappeoxidation og indføre lokale hot spots. Uden at øge ensartetheden forlænger lavere tætheder cyklustiden og forsinker den samlede reaktion.
Opretholdelse af rumlig konsistens kræver en tilpasningstolerance mellem patronvarmeren og boringen. Forskellige effektive tidskonstanter frembringes i hele pladen af ​​luftspalter med varierende termisk modstand forårsaget af spillerum større end 0,05 mm. Denne variabilitet er elimineret, og et konsekvent første-tegn gendannes gennem præcis udrømning og verifikation af varmelegemediameter før indsættelse.
Kompleksiteten øges i vakuumsituationer. I marginalerne overtager stråling som den primære varme-tabsproces, så variationer i emissivitet forårsaget af oxidation eller overfladeforurening påvirker både forstærkning og tidskonstant. Disse overfladeændringer reduceres, og de fastlagte parametre vedligeholdes af en patronvarmer bygget med materialer med lavt-udgasning og en stabil kappelegering.
Den samme idé udvides med multi-zonelayouts. Hver zone drives af en anden patronvarmer, som hver har en unik første-model. Zonerne afbalanceres derefter af en overvågningsalgoritme, således at hver lokal respons forbliver forudsigelig, og det sammensatte temperaturkort forbliver fladt.
En enkelt opvarmningsarkitektur kan ikke tjene alle platforme lige, da waferbredde, pladetykkelse og procestemperatur varierer mellem værktøjer. Den mest stabile første-dynamik og den strammeste temperaturensartethed er produceret af termisk design, der tilpasser patronvarmerlængde, wattfordeling og materialer med de særlige mekaniske og vakuumbegrænsninger.