Почему мы отказываемся от использования систем принудительной циркуляции воздуха в пользу инфракрасного нагрева в производстве полупроводников
Если вы когда-либо работали в традиционной чистой комнате, вы знаете, как это работает. Там используются старомодные устройства, которые работают на основе принудительной циркуляции горячего воздуха для поддержания нужной температуры пластин.
Проблема в том, что этот метод очень медленный. Системы принудительной циркуляции воздуха опираются на процесс конвекции – по сути, это означает, что приходится ждать, пока воздух нагреет поверхность пластины. На производстве, где время имеет решающее значение, такая задержка не только раздражает, но и приводит к значительным финансовым потерям.
Разница между инфракрасным нагревом и конвекцией
Инфракрасное нагревание не зависит от воздуха. Оно направляет электромагнитное излучение прямо на поверхность пластины. Мы используем лампы с коротковолновым инфракрасным излучением, потому что они способствуют мгновенному нагреву поверхности. Кроме того, системы принудительной циркуляции воздуха постоянно борются с системой климат-контроля чистой комнаты, которая пытается охладить все вокруг. Инфракрасное нагревание не вступает в эту борьбу; оно направляет энергию именно туда, где она нужна. Это позволяет перемещать пластины между этапами обработки без риска снижения температуры во время перемещения.
Сложности и способы их преодоления
Нельзя просто заменить обычный нагреватель на лампу инфракрасного излучения. Необходимо правильно регулировать интенсивность нагрева. Лампы высокой мощности создают большое количество тепла в небольшом объеме. Если расстояние между лампой и пластиной будет неправильным, возникнут места с чрезмерным нагревом. Чтобы избежать этого, рекомендуется использовать контроллеры типа PID. Без точного контроля существует риск чрезмерного нагрева кремния, что может привести к термическим шокам. Также важно, чтобы корпус устройства мог выдерживать излучаемое тепло без деформации и без активации сигналов тревоги в чистой комнате.
Как это влияет на производственные показатели
Все больше производствen переходят на инфракрасное нагревание, потому что это более эффективный способ. Таким образом, можно избежать противодействия законам физики и работать с ними. При отсутствии задержек в нагреве количество пластин, обрабатываемых в час, увеличивается. Это простая замена: устаревшие системы принудительной циркуляции воздуха заменяются точными системами инфракрасного нагрева.