在半导体制造过程中，晶圆固化工艺是关键的步骤。例如：光刻胶固化是半导体光刻工艺中，目的是使光刻胶在晶圆表面形成坚固、耐腐蚀的掩膜，以便在后续的蚀刻和离子注入等工艺中保护晶圆的特定区域。聚酰亚胺（PI）和苯并环丁烯（BCB）等材料的固化也广泛应用于芯片钝化、层间介电及柔性电路板粘接等环节，这些材料的固化效果直接影响到芯片的性能和可靠性。
在固化过程中，晶圆需要在特定的温度、气氛和洁净度条件下进行处理，以确保材料的化学反应能够顺利进行，并形成所需的物理和化学性质。如果在固化过程中晶圆受到污染，可能会导致光刻胶图案边缘模糊、厚度不均，甚至引发材料脆化等问题，进而影响芯片的电性能和可靠性。
洁净烘箱确保晶圆固化不受污染的方式
1、提供高洁净度环境 ：
● 高效过滤系统 ：洁净烘箱配备高效空气过滤器（HEPA），能够有效去除空气中的尘埃、微粒等杂质，使烘箱内部的洁净度达到 Class 100 或 Class 1000 级别，防止这些微小颗粒附着在晶圆表面，造成光刻图案的缺陷或影响材料的固化效果。
● 内胆材质与结构 ：烘箱内胆用优质不锈钢等不易产尘、耐腐蚀的材料制作，并且结构设计合理，避免了内部存在难以清洁的角落和缝隙，减少了颗粒物的积聚和滋生，降低了晶圆在固化过程中受到污染的风险。
2、精确控制气氛 ：
● 氮气保护 ：对于一些对氧气敏感的固化反应，如 PI/BCB 胶的固化，洁净烘箱可通入高纯度氮气，将氧含量控制在极低水平，甚至低于 50ppm，避免氧气引发不必要的氧化交联反应，确保固化反应的纯净性和材料的性能。
● 气体置换与循环 ：烘箱内部的气体控制系统能够实现快速的气体置换，将内部的空气完全替换为氮气或所需气氛，并通过合理的气流组织和循环，保证整个烘箱内气氛的均匀性和稳定性，使晶圆在均匀的保护气氛中进行固化。
3、精准的温度控制 ：
● 高精度温度传感器 ：高精度的温度传感器，如 U 型热电偶等，能够实时、准确地监测烘箱内部的温度变化，并将信号反馈给智能控制系统。该控制系统基于 PID 控制方式，实现升温速率、保温时间及降温速率的精确调控，确保晶圆在固化过程中按照预设的温度曲线进行加热和冷却。
● 温度均匀性 ：烘箱内部设有温度均匀性校准装置，能够定期对烘箱内部的温度场进行校准和调整，保证烘箱内各区域的温度均匀性，通常温度均匀性可控制在 ±1℃以内，避免因局部温度过高或过低导致晶圆固化不均匀，而产生应力、变形或材料性能差异等问题。
4、减少振动与静电干扰 ：
● 稳定的结构 ：洁净烘箱具有坚固稳定的结构，传输系统和加热系统等部件的运行平稳，产生的振动极小，避免了因振动导致晶圆上的材料层移位、脱落或产生微裂纹等现象，保证了晶圆在固化过程中的图案完整性和材料性能一致性。
● 静电防护措施 ：防止静电对晶圆的吸附作用导致颗粒污染，烘箱内部采取了静电防护措施，如使用防静电材料、接地设计等，有效降低了静电的产生和积累，保护晶圆免受静电带来的污染风险。
5、工艺流程与管理 ：
● 晶圆预处理 ：将晶圆放入洁净烘箱之前，会对晶圆进行的预处理，包括清洁、干燥等工序，去除晶圆表面的灰尘、油污、水分等杂质，确保晶圆进入烘箱时处于洁净状态，减少外界污染物带入烘箱内部的可能性。
● 定期维护与清洁 ：对洁净烘箱进行定期的维护保养和清洁工作，包括更换过滤器、清理内胆、检查加热元件等，以保持烘箱的良好性能和洁净度，确保每次固化工艺都能在理想的环境下进行。
洁净烘箱作为半导体制造中晶圆固化工艺的关键设备，通过提供高洁净度的环境、精确控制气氛成分和温度、减少振动与静电干扰以及严格的工艺流程管理等多方面的措施，有效地防止了晶圆在固化过程中受到污染，确保了晶圆的固化质量和半导体器件的性能与可靠性。
