本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，尤其是指一種光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置及加熱方法。

背景技術(shù)：

1、精密模壓是一種高效的工藝，廣泛應(yīng)用于制造高精度光學(xué)玻璃元件，包括光學(xué)玻璃晶圓的表面結(jié)構(gòu)復(fù)制成型。在精密模壓中，需要將玻璃晶圓加熱到其粘彈性溫度區(qū)間（400℃-600℃），使其獲得良好的可塑性。

2、目前，玻璃精密模壓行業(yè)常用的加熱方法為紅外輻射加熱或電阻式接觸傳熱。這些加熱方式均為由外向內(nèi)傳熱，受模具和坯料的熱導(dǎo)率影響，玻璃晶圓的升溫速度低，且容易出現(xiàn)溫度梯度（即玻璃晶圓上不同位置的溫度不一致）。

3、如果出現(xiàn)溫度梯度，對(duì)玻璃晶圓會(huì)產(chǎn)生以下幾種影響：

4、一、熱應(yīng)力和熱膨脹不均勻：玻璃晶圓材料在不同溫度下會(huì)有不同的熱膨脹系數(shù)，溫度梯度會(huì)導(dǎo)致晶圓不同區(qū)域的熱膨脹不匹配，從而產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，引起晶圓彎曲或破裂。

5、二、熱變形：由于不同區(qū)域的熱膨脹不一致，玻璃晶圓表面會(huì)出現(xiàn)不均勻的變形，影響玻璃晶圓的平整度和后續(xù)工藝的精度。

6、此外，微波加熱利用玻璃材料自身的介電損耗效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)玻璃晶圓在中、高溫區(qū)的高效加熱。然而，在傳統(tǒng)單波導(dǎo)微波加熱系統(tǒng)中，微波與波導(dǎo)壁反射和干涉形成駐波，導(dǎo)致微波場(chǎng)強(qiáng)空間分布不均。在駐波峰點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)較高，在駐波谷點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)較低。由于玻璃晶圓為圓片形狀，受此非均勻微波場(chǎng)影響，玻璃晶圓不同部位的加熱效果存在差異，造成玻璃晶圓的溫度均勻性不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置及加熱方法。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，提供一種光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置，包括：

4、微波發(fā)生器，用于輸出微波能量；

5、擴(kuò)散腔，和所述微波發(fā)生器連接；

6、多個(gè)波導(dǎo)管，和所述擴(kuò)散腔連接，傳輸所述微波發(fā)生器的微波能量；

7、晶圓載體，包括模具以及設(shè)于所述模具下方的加熱盤；所述模具用于承載光學(xué)玻璃晶圓；

8、其中，所述波導(dǎo)管設(shè)于所述晶圓載體的頂面和/或側(cè)面。

9、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述擴(kuò)散腔包括相互扣合的擴(kuò)散腔上蓋和擴(kuò)散腔下蓋；所述擴(kuò)散腔上蓋和所述擴(kuò)散腔下蓋之間形成腔體；所述擴(kuò)散腔上蓋設(shè)有連接通道，用于連接所述微波發(fā)生器；所述擴(kuò)散腔下蓋開設(shè)多個(gè)通道，用于安裝多個(gè)所述波導(dǎo)管。

10、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述波導(dǎo)管的形狀為一端開口逐漸擴(kuò)大至另一端開口的錐形結(jié)構(gòu)，其中所述波導(dǎo)管的開口端具有矩形截面或圓形截面，以集中和定向傳輸電磁波。

11、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述波導(dǎo)管的另一端開口和所述光學(xué)玻璃晶圓之間的距離可調(diào)。

12、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)所述波導(dǎo)管按照m×n的矩陣形式排列，m≥1，n≥1。

13、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述微波發(fā)生器為微波磁控管或固態(tài)微波源。

14、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述模具的材質(zhì)為碳基材料、金屬半導(dǎo)體氧化物/碳基納米復(fù)合材料、陶瓷/碳基納米復(fù)合材料、多壁碳納米管/石墨烯泡沫復(fù)合材料、ceo2-rgo復(fù)合材料和mof衍生吸波材料中的一種。

15、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還包括密閉腔體；所述擴(kuò)散腔、多個(gè)所述波導(dǎo)管和所述晶圓載體設(shè)置在所述密閉腔體內(nèi)。

16、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述密閉腔體設(shè)有進(jìn)氣口和排氣口。

17、第二方面，提供一種加熱方法，采用第一方面所述的光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置，包括以下步驟：

18、當(dāng)光學(xué)玻璃晶圓低于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，加熱盤對(duì)光學(xué)玻璃晶圓和模具進(jìn)行加熱，使光學(xué)玻璃晶圓的溫度升高至預(yù)設(shè)溫度；

19、當(dāng)光學(xué)玻璃晶圓溫度升高至預(yù)設(shè)溫度時(shí)，微波發(fā)生器對(duì)光學(xué)玻璃晶圓和模具進(jìn)行加熱；其中，波導(dǎo)管將微波發(fā)生器的微波能量作用區(qū)域放大，完全覆蓋于光學(xué)玻璃晶圓表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)玻璃晶圓的均勻加熱；

20、當(dāng)光學(xué)玻璃晶圓高于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，微波發(fā)生器和加熱盤同時(shí)對(duì)光學(xué)玻璃晶圓和模具進(jìn)行加熱，將光學(xué)玻璃晶圓的溫度迅速提升至成型溫度。

21、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

22、本發(fā)明所述的光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置中波導(dǎo)管形成矩陣可以均勻覆蓋整個(gè)晶圓表面，使得玻璃晶圓均勻接收微波能量并生熱，實(shí)現(xiàn)玻璃晶圓的快速升溫，同時(shí)保證其溫度分布的均勻性。

23、本發(fā)明所述的光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置中微波加熱的優(yōu)勢(shì)為高靈敏度、高即時(shí)性、低慣性、低材料選擇性，通過(guò)微波混合加熱可降低模壓全過(guò)程的溫度滯后和預(yù)熱效應(yīng)，提高溫控精度，減少熱影響區(qū)域和熱功率損失。

技術(shù)特征：

1.一種光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置，其特征在于，所述擴(kuò)散腔包括相互扣合的擴(kuò)散腔上蓋（10）和擴(kuò)散腔下蓋（20）；所述擴(kuò)散腔上蓋（10）和所述擴(kuò)散腔下蓋（20）之間形成腔體；所述擴(kuò)散腔上蓋（10）設(shè)有連接通道，用于連接所述微波發(fā)生器（70）；所述擴(kuò)散腔下蓋（20）開設(shè)多個(gè)通道，用于安裝多個(gè)所述波導(dǎo)管（30）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置，其特征在于，所述波導(dǎo)管（30）的形狀為一端開口逐漸擴(kuò)大至另一端開口的錐形結(jié)構(gòu)，其中所述波導(dǎo)管（30）的開口端具有矩形截面或圓形截面，以集中和定向傳輸電磁波。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置，其特征在于，所述波導(dǎo)管（30）的另一端開口和所述光學(xué)玻璃晶圓（60）之間的距離可調(diào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置，其特征在于，多個(gè)所述波導(dǎo)管（30）按照m×n的矩陣形式排列，m≥1，n≥1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置，其特征在于，所述微波發(fā)生器（70）為微波磁控管或固態(tài)微波源。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置，其特征在于，所述模具（40）的材質(zhì)為碳基材料、金屬半導(dǎo)體氧化物/碳基納米復(fù)合材料、陶瓷/碳基納米復(fù)合材料、多壁碳納米管/石墨烯泡沫復(fù)合材料、ceo2-rgo復(fù)合材料和mof衍生吸波材料中的一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置，其特征在于，還包括密閉腔體；所述擴(kuò)散腔、多個(gè)所述波導(dǎo)管（30）和所述晶圓載體設(shè)置在所述密閉腔體內(nèi)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置，其特征在于，所述密閉腔體設(shè)有進(jìn)氣口和排氣口。

10.一種加熱方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置及加熱方法，其中光學(xué)玻璃晶圓微波加熱裝置包括：微波發(fā)生器，用于輸出微波能量；擴(kuò)散腔，和微波發(fā)生器連接；多個(gè)波導(dǎo)管，和擴(kuò)散腔連接，傳輸微波發(fā)生器的微波能量；晶圓載體，包括模具以及設(shè)于模具下方的加熱盤；模具用于承載光學(xué)玻璃晶圓；其中，波導(dǎo)管設(shè)于光學(xué)晶圓載體的頂面和/或側(cè)面。本發(fā)明可以采用多個(gè)波導(dǎo)管輸出方式對(duì)光學(xué)玻璃晶圓進(jìn)行加熱，通過(guò)擴(kuò)散腔將微波發(fā)生器的能量分散到多個(gè)波導(dǎo)管的輸入口，再由波導(dǎo)管將能量傳遞到外部，并均勻輻射到光學(xué)玻璃晶圓上方，實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)玻璃晶圓的均勻加熱。

技術(shù)研發(fā)人員：張營(yíng)營(yíng),羅紅,張生
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州多譜芯光科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19