一、热源关断因素
1. 灯的关断速度
冷却的起点是热源消失,灯关断越快,冷却启动越早。
2. 灯的余热辐射
灯关断后灯丝本身还有余温,会残留少量辐射,灯丝热容越小,余热影响越小。
二、辐射散热相关因素
3. 腔壁温度
晶圆靠向腔壁辐射散热,温差越大散热越快:
腔壁温度越低,辐射散热越强,水冷腔壁保持低温,持续吸热,腔壁温度高则散热慢4. 晶圆发射率(Emissivity)不同表面状态(图形、金属膜、介质膜)发射率不同,这也导致不同晶圆冷却速率有差异5. 晶圆温度本身
温度越高辐射散热越强:
高温段(>600°C)辐射散热是主力,冷却快,温度降低后辐射散热急剧减弱,冷却变慢,这就是为什么低温段需要靠气体冷却补充
6. 腔壁与晶圆的距离:腔壁离晶圆越近,散热越有效
三、对流散热相关因素(低温段主导)
7,冷却气体的种类
| 气体 | 导热系数(相对) | 冷却效果 |
|---|---|---|
| 氦气He | 高 | 最快 |
| 氢气H₂ | 高 | 快(但易燃慎用) |
| 氮气N₂ | 中 | 常用 |
| 氩气Ar | 低 | 较慢 |
不同气体导热系数差异巨大,直接决定对流冷却效果。
8,气体流量,气体压力,气体温度
》流量越大,单位时间带走热量越多》高压下气体分子多,对流换热增强,低压(真空)下对流散热几乎消失,只能靠辐射》通入的冷却气体本身温度越低,与晶圆温差越大,换热越快9,气体流动方式正面气冷:气体流过晶圆正面背面气冷:从背面直接吹气,更高效四、晶圆自身因素12. 晶圆厚度:晶圆越薄,热容越小,冷却越快;厚晶圆储热多,冷却慢13. 晶圆材料硅、SiC、GaAs等不同材料的热容、热导率、发射率不同,影响冷却速率五、设备因素15. 腔体设计》散热结构、气流通道设计》腔体材料的导热性》整体热管理能力16,晶圆支撑方式
| 支撑方式 | 对冷却影响 |
|---|---|
| 销钉支撑(最小接触) | 减少传导,主要靠辐射对流 |
| 基座承载 | 基座可作为散热路径,但易造成不均 |
支撑方式影响传导散热路径和均匀性。
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