VCSEL加熱系統的應用設置

通快光電器件部在亞琛的互連技術中心里，配備了緊湊且安全的激光裝置，可用于各種應用測試。該裝置配備了紅外攝像機、光學攝像機、高溫計、熱電偶和快速線性軸。

加工件和VCSEL加熱模塊的靈活安裝性，可以滿足不同的應用需求。

與客戶一起進行可行性測試,可以讓客戶現場體驗大功率VCSEL模塊。

從2.4到9.6 kW的標準模塊均可進行測試。并可滿足特殊模塊需求。

對于接下來要討論的晶圓加熱應用,我們建立了一個專用的9.6 kW加熱模塊。

圖 2: 激光室配備有冷卻單元、驅動單元和控制電腦。

VCSEL解決方案應用于晶圓加熱

首先，通過光學模擬以優化標準VCSEL發射器的分布，以實現晶圓的均勻照射（圖4）。分析表明，僅使用24個標準發射器和一個鏡管(圖3)，就可以在晶圓層面上達到完美的均勻性。加熱速率和工作距離可以通過改變發射器的數量來控制，從而優化系統的性能和成本。

根據這些模擬結果，在第二步中，構建了一個9.6 kW的晶圓加熱系統（圖 5，不帶鏡管的模塊）。最初的測試是在裸硅晶片上進行的。晶圓加熱器可以擴展到75.2 kW，加熱速率提高8倍以上。

圖 3: 帶有特定排列發射器的晶圓加熱器布局。

圖 4: 在不同工作距離下使用外反射鏡進行光學模擬:30/200/450 mm。虛線圓圈代表一個? 300 mm的晶圓。

圖 5: 9.6 kw晶圓加熱器的VCSEL加熱系統

04 晶圓加熱的實驗裝置

在亞琛互聯技術中心，配備了9.6 kW的晶圓加熱器(圖6和圖7)。

首次測試使用的是? 300 mm黑色涂層不銹鋼仿真晶圓和? 300 mm裸硅晶片；使用導熱系數低的支架將晶圓安裝在三個點上。所有實驗均在正常氣壓下進行。在加熱過程中，用紅外攝像機記錄溫度和均勻性。相機的發射率設置是按照裸硅或黑色鋼涂層來進行校準的。

圖 6（上）: 激光室介紹: 在VCSEL模塊前面，可以看到長度為 450 mm的六邊形鏡管。

圖 7（下）: 安裝? 300 mm晶圓。晶圓背面涂有黑色涂層，用來實現準確的溫度測量。