Соловьёв Ярослав Александрович, к.т.н., доцент, заместитель директора Филиала «Транзистор»
220108, г. Минск, ул. Корженевского, 16
Solovjov Jaroslav Aleksandrovich, PhD, Associate Professor, Deputy director of “Transistor” Branch
220108, Minsk, Korzhenevskogo str., 16
д.т.н., профессор, чл.-кор. Национальной академии наук Беларуси, заместитель директора по научному развитию
Минск
D.Sci, Рrofessor, Corr. mem. of the National Academy of Sciences of Belarus, Deputy director of Science Development of State Center “Belmicroanalysis”
Minsk
к.т.н., директор
Минск
PhD, Director
Настоящая работа посвящена установлению зависимости температуры нагрева кремниевой пластины при быстрой термической обработке на установке «УБТО 1801» облучением обратной стороны некогерентным потоком света постоянной плотности от мощности ламп и времени нагрева. В результате разработана математическая модель изменения температуры пластины на базе уравнения нестационарной теплопроводности и известных температурных зависимостей теплофизических свойств кремния и степени черноты алюминия и серебра, нанесенных на рабочую поверхность кремниевой пластины. Для экспериментального определения значений численных параметров математической модели кремниевые пластины нагревали единичным импульсом света постоянной мощности до температуры одного из трех фазовых переходов формирования эвтектики алюминий-кремний, плавления алюминия и плавления серебра. Время формирования фазового перехода на поверхности пластин в процессе быстрой термообработки фиксировали пирометрическим методом. В соответствии с разработанной математической моделью определен коэффициент преобразования электрической мощности ламп в плотность мощности светового потока, численное значение которого составило 5,16∙10-3 см-2 . Изменение мощности ламп от 690 до 2740 Вт приводит к изменению температуры кремниевой пластины в процессе быстрой термической обработки от 550 до 930°К соответственно. При этом погрешность прогнозирования температуры пластины в соответствии с разработанной математической моделью составляет менее 2,3 %. Результаты работы могут быть использованы при разработке новых процессов быстрой термообработки кремниевых пластин.
The present work is devoted to determination of the dependence of the heating temperature of the silicon wafer on the lamps power and the heating time during rapid thermal processing using “UBTO 1801” unit by irradiating the wafer backside with an incoherent flow of constant density light. As a result, a mathematical model of silicon wafer temperature variation was developed on the basis of the equation of nonstationary thermal conductivity and known temperature dependencies of the thermophysical properties of silicon and the emissivity of aluminum and silver applied to the planar surface of the silicon wafer. For experimental determination of the numerical parameters of the mathematical model, silicon wafers were heated with light single pulse of constant power to the temperature of one of three phase transitions such as aluminum-silicon eutectic formation, aluminum melting and silver melting. The time of phase transition formation on the wafer surface during rapid thermal processing was fixed by pyrometric method. In accordance with the developed mathematical model, we determined the conversion coefficient of the lamps electric power to the light flux power density with the numerical value of 5.16∙10-3 cm-2 . Increasing the lamps power from 690 to 2740 W leads to an increase in the silicon wafer temperature during rapid thermal processing from 550°to 930°K, respectively. With that, the wafer temperature prediction error in compliance with developed mathematical model makes less than 2.3 %. The work results can be used when developing new procedures of rapid thermal processing for silicon wafers.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.