Хватит ждать, пока нагреются нагреватели: почему вакуумные инфракрасные нагреватели являются отличным решением для процессов обработки полупроводников
Если вы до сих пор используете системы циркуляции горячего воздуха для глубокой обработки полупроводников, то на самом деле вы тратите половину своего времени на ожидание. Переход на вакуумные инфракрасные нагреватели — это не просто замена оборудования, а совершенно новый способ передачи энергии к поверхности полупроводникового кристалла.
Проблема с горячим воздухом заключается в медленной передаче тепла. Сначала нагревается газ, затем газ нагревает стенки камеры, и только после этого стенки нагревают сам кристалл. Это медленная цепная реакция.
В вакууме мы полностью избавляемся от этой проблемы. Мы используем инфракрасные лампы, которые направляют электромагнитное излучение прямо на поверхность кристалла. Нет никаких посредников, нет необходимости ждать, пока воздух нагреется. Время нагрева сокращается с минут до секунд. Для инженера это огромный плюс — устраняется неприятная фаза ожидания в процессе термической обработки. Вы можете достичь заданной температуры почти мгновенно, что позволяет обрабатывать гораздо больше кристаллов в час.
Но есть и сложности: необходимо правильно подобрать параметры работы вакуумных нагревателей. Создание таких нагревателей в вакууме не так просто, как просто выключить вентилятор. Проблема выделения газов из материалов также очень серьезна. Если материалы не подходят, контаминанты попадут в камеру и все будет разрушено.
Поэтому мы используем кварц высокой чистоты и специальные нитьобразные элементы. Это помогает сохранять чистоту окружающей среды. Но нужно быть осторожным с плотностью мощности — поскольку нет воздуха, который мог бы уносить тепло от лампы, температура может стать слишком высокой. Если использовать лампы высокой мощности, то система водяного охлаждения должна быть идеальной. Если охлаждение нарушится, лампа может сгореть мгновенно.
Скорость против точности
Инфракрасные нагреватели — это не волшебство. Они быстры, но их действие имеет направленный характер. Горячий воздух работает как теплая простыня — он окутывает кристалл равномерным слоем тепла. Инфракрасные нагреватели работают как прожекторы: если геометрия лампы или расстояние между ней и кристаллом не соответствуют требованиям, возникают «горячие точки». Вы жертвуете равномерностью тепла ради высокой скорости.
Но для большинства процессов обработки полупроводников это разумная компромисс. Экономия времени на обработке каждого кристалла делает все остальные проблемы незначительными.