Сокращение потерь энергии на стадии полуфабрикатов: правда о инфракрасном нагреве
Если мы действительно хотим достичь целей по снижению углеродного следа на производствах полупроводников, нам необходимо прекратить такую большую трату энергии на тепловую обработку. Долгое время все использовали традиционные резистивные нагреватели. Но эти нагреватели крайне неэффективны.
Мы перешли на инфракрасные лампы, пригодные для использования в вакууме. Вместо того чтобы нагревать всю вакуумную камеру — что является чистой трата энергии — эти лампы направляют тепло непосредственно на пластину. Это проще.
Как это работает в вакууме
В вакууме физика действует иначе: конвекция исчезает, и остается только излучение. Мы разрабатываем наши инфракрасные лампы так, чтобы они излучали коротковолновое излучение. Оно проникает прямо в материал-цель, не тратя энергию на нагрев стенок камеры или любого газа, который может там находиться. Это делает весь процесс более эффективным.
Но есть один недостаток: поскольку в вакууме нет воздуха для распространения тепла, поверхность лампы быстро нагревается. Чтобы сохранить чистоту, мы используем кварцевые корпуса высокой чистоты. Если использовать дешевый кварц, будет происходить выделение газов, что приведет к загрязнению кремния.
Также нужно очень тщательно контролировать мощность лампы. Без воздуха для охлаждения пластина не может избавиться от лишнего тепла. Если мощность слишком велика, подложка может быть повреждена.
Экономия энергии и пространства
Самый большой плюс использования инфракрасных ламп — ускорение времени нагрева. Резистивные нагреватели требуют много времени для нагрева. Это похоже на ожидание, пока старая печь нагреется. Наши инфракрасные системы достигают нужной температуры за секунды. Таким образом, тратится гораздо меньше времени на ожидание, а больше времени уходит на саму обработку деталей.
К тому же, эти устройства имеют высокую мощность, но занимают минимум пространства. Это позволяет сократить размеры нагревателей и освободить место для других инструментов в чистильной комнате.
Недостатки
Инфракрасное излучение высокой интенсивности — это не волшебное решение. Оно создает серьезную нагрузку на проводку и источники питания. Когда такая большая мощность подается в компактный вакуумный корпус, внешние системы охлаждения должны быть идеальными. Если система охлаждения выходит из строя, лампа сгорает мгновенно, так как у нее нет возможности сбросить тепло.