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基于VCSEL技术的9.6 kW晶圆加热系统

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  • 添加日期:2021年12月28日

VCSEL加热系统的应用设置

通快光电器件部在亚琛的互连技术中心里,配备了紧凑且安全的激光装置,可用于各种应用测试。该装置配备了红外摄像机、光学摄像机、高温计、热电偶和快速线性轴。

加工件和VCSEL加热模块的灵活安装性,可以满足不同的应用需求。

与客户一起进行可行性测试,可以让客户现场体验大功率VCSEL模块。

从2.4到9.6 kW的标准模块均可进行测试。并可满足特殊模块需求。

对于接下来要讨论的晶圆加热应用,我们建立了一个专用的9.6 kW加热模块。

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 2: 激光室配备有冷却单元、驱动单元和控制电脑。

VCSEL解决方案应用于晶圆加热

首先,通过光学模拟以优化标准VCSEL发射器的分布,以实现晶圆的均匀照射(图4)。分析表明,仅使用24个标准发射器和一个镜管(图3),就可以在晶圆层面上达到完美的均匀性。加热速率和工作距离可以通过改变发射器的数量来控制,从而优化系统的性能和成本。

根据这些模拟结果,在第二步中,构建了一个9.6 kW的晶圆加热系统(图 5,不带镜管的模块)。最初的测试是在裸硅晶片上进行的。晶圆加热器可以扩展到75.2 kW,加热速率提高8倍以上。

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 3: 带有特定排列发射器的晶圆加热器布局。

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图 4: 在不同工作距离下使用外反射镜进行光学模拟:30/200/450 mm。虚线圆圈代表一个Ø 300 mm的晶圆。

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 5: 9.6 kw晶圆加热器的VCSEL加热系统

04 晶圆加热的实验装置

在亚琛互联技术中心,配备了9.6 kW的晶圆加热器(图6和图7)。

首次测试使用的是Ø 300 mm黑色涂层不锈钢仿真晶圆和Ø 300 mm裸硅晶片;使用导热系数低的支架将晶圆安装在三个点上。所有实验均在正常气压下进行。在加热过程中,用红外摄像机记录温度和均匀性。相机的发射率设置是按照裸硅或黑色钢涂层来进行校准的。

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 6(上): 激光室介绍: 在VCSEL模块前面,可以看到长度为 450 mm的六边形镜管。

 7(下): 安装Ø 300 mm晶圆。晶圆背面涂有黑色涂层,用来实现准确的温度测量。