德国Optris红外温度测温仪在半导体制造中的快速热退火工艺控制应用

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挑战
快速热退火工艺要求晶圆在数秒内被加热至1000°C以上，且温度分布均匀，同时须克服硅材料发射率随波长和温度变化的不稳定性。传统红外测温方法易受加热灯管干扰，在低温段存在透明度问题，且难以在严苛工况下保持精度，这些因素共同导致可靠的原位热监控难以实现。

解决方案
采用配备光纤传感头的红外比率测温仪，可确保晶圆温度的准确非接触式测量，有效克服快速热处理中常见的发射率变化与光学干扰问题。该方法能在苛刻条件下实现精准监控，在避免污染的同时确保加热均匀性，从而优化半导体生产效率和产品质量。

优势

• 实现晶圆均匀精准加热，有效改善器件电学性能，降低缺陷率并提升良品率
• 通过实时温度监控系统，能够在生产过程中快速识别并校正温度偏差
• 非接触式测温技术杜绝污染风险，保障晶圆洁净度与工艺完整性
• 可靠的热控制降低热应力影响，减少晶圆破裂风险与生产停机时间
• 高性价比的温控解决方案缩短研发周期，**提升制造产能效益

快速热退火（亦称快速热处理）标志着该领域的重要技术进步。该工艺能在数秒内将硅晶圆加热至1000°C以上，随后通过缓慢冷却程序防止热冲击导致的晶圆破裂。不同产线采用差异化的热处理方案，包括石英灯管加热、感应加热以及电阻涂层加热等多种技术路径。

突破硅材料发射率与热均匀性在快速热处理中的监测瓶颈
硅的发射率随温度、波长及表面特性动态变化，使其在不同光谱区间呈现复杂的光热特性。对于采用感应或电阻加热的设备，半导体工艺的原位在线温度监测通常通过CTratio双色测温仪实现。这类结构紧凑的分体式设备配备柔性光纤探头，可灵活部署于狭窄或难以触及的监测点位，其设计能够耐受315°C的环境高温、机械振动及化学腐蚀等严苛工况。
比率测温技术通过比对两个不同波长光的辐射强度实现**温度测量，可有效降低因发射率波动、光学干扰或光路遮挡引起的误差。智能比率软件模式更可自适应硅材料发射率变化，即使在双波长发射率非均匀改变时仍能确保测量精度。
尽管已有这些先进技术，半导体行业仍普遍采用加热灯管或将晶圆置于热质附近进行加热。使用石英灯管的设备虽能利用硅在特定波段的高发射率特性，却面临**测温的挑战——灯管在1微米波长附近释放的能量会干扰红外传感器，导致设备可能误测石英管而非晶圆温度。此外，硅材料在低温下对长波红外透明，高温时则变为不透明体。在此类应用中，工作于1微米波段的测温仪已不适用，必须采用传统长波红外传感器。为通过狭缝实现热均匀性测量，可采用多台测温仪或线扫描模式的红外热像仪进行协同监测

Optris测温仪与**技术支持助力半导体工艺优化
配备无源传感头的光纤双色测温仪在严苛环境安装中展现出显著优势。该技术将电子元件与反应腔体的恶劣工况物理隔离，在保障测量精度的同时大幅提升设备耐久性与使用寿命。非接触式测量机制完全避免对工艺过程的干扰，从根本上消除污染风险。面对半导体制造中特有的极端高温与危险性气氛，光纤测温技术成为实现精准**温度监控的关键保障。
Optris红外测温仪在可靠性基础上更具备**的成本效益——以同类产品一半的价格提供精准稳定的温度数据，实现性能与经济效益的*佳平衡。显著缩短的红外传感器交付周期，更有力加速了设备部署与工艺开发进程。Optris提供的持续技术支持确保问题得到快速响应，客户可依托其专业技术积累实现工艺流程的持续优化。这种涵盖产品全生命周期的服务体系，不仅确保项目即时成功，更致力于构建长期协同发展的伙伴关系。