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。

图 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。

图 3: 带有特定排列发射器的晶圆加热器布局。

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。

图 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。

图 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。

图 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。