Зменшення витрат енергії під час обробки напівпровідників: правда про інфрачервоне опалення
Якщо ми справді хочемо досягти цілей щодо вуглецевої нейтральності на заводах з виробництва напівпровідників, нам необхідно припинити марнувати стільки енергії під час теплової обробки. Довгий час усі використовували традиційні резистивні нагрівачі. Але ці нагрівачі є неефективними.
Ми перейшли на інфрачервоні лампи, які підходять для використання у вакуумі. Замість того, щоб нагрівати всю вакуумну камеру – що є повною марнотратністю енергії – ці лампи спрямовують тепло безпосередньо на пластину. Просто.
Як це функціонує у вакуумі
У вакуумі фізика діє по-іншому – конвекція зникає. Залишається лише випромінювання. Ми проектуємо наші інфрачервоні лампи так, щоб вони випромінювали короткохвильове випромінювання. Це дозволяє ефективно нагріти матеріал, не витрачаючи енергію на нагрівання стінок камери чи газу, який там є. Це робить весь процес більш ефективним.
Але є одна проблема: оскільки немає повітря для розповсюдження тепла, поверхня лампи швидко нагрівається. Щоб уникнути забруднень, ми використовуємо кварцові корпуси високої чистоти. Якщо використовувати дешевий кварц, може відбутися вивільнення газів, що призведе до забруднення силіцію.
Також потрібно дуже уважно ставитися до потужності лампи. Без повітря для охолодження пластина не може „позбутися“ зайвого тепла. Якщо перегнати потужність, пластина може пошкодитися.
Економія енергії та простору
Найбільшою перевагою є скорочення часу нагрівання. Резистивні нагрівачі довго готуються до роботи. Це схоже на очікування, поки стара піч нагріється. Наші інфрачервоні системи досягають потрібної температури за кілька секунд. Таким чином, ми витрачаємо значно менше часу на ожидання та більше часу на саму обробку деталей.
Крім того, ці пристрої мають високу потужність, але займають дуже мало простору. Це дозволяє скоротити площу, необхідну для розміщення нагрівачів, та звільнити місце для інших пристроїв у чистій кімнаті.
Переваги та недоліки
Інфрачервоне опалення не є чудодійним рішенням. Воно створює значний тиск на електропроводку та джерела живлення. Коли потужність лампи висока, зовнішні системи охолодження повинні бути ідеальними. Якщо система охолодження зламається, лампа швидко згорить, адже у неї немає можливості відводити тепло.