Нагрев с использованием инфракрасного излучения в вакууме против нагрева горячим воздухом: почему это важно
Если вы работаете в области глубокой обработки полупроводников, вы знаете, с какими трудностями связано передача энергии. Долгое время мы использовали для этого горячий воздух. Это просто: вы нагреваете газ, а газ, в свою очередь, нагревает пластину. Но есть один недостаток – горячий воздух нельзя использовать в вакууме. Там просто нет ничего, что можно было бы нагревать. Именно здесь на сцену выходят инфракрасные нагреватели, совместимые с условиями вакуума. Мы перестаем полагаться на какую-либо среду передачи тепла и начинаем использовать излучение.
Конвекция, честно говоря, работает медленно. Приходится ждать, пока вся камера не достигнет определенной температуры, прежде чем поверхность пластины сможет стабилизироваться. Это огромная трата времени каждый раз, когда необходимо изменить температуру. Инфракрасные нагреватели меняют ситуацию: они направляют фотоны прямо на объект нагрева. Разница колоссальна – время нагрева сокращается с минут до секунд. Для тех, кто управляет производственным процессом, это означает увеличение производительности, так как не тратится время на ожидание между процессами. Также не тратится энергия на нагрев стенок камеры; тепло поступает прямо на сам объект нагрева.
Конечно, переход на использование инфракрасных нагревателей в вакууме имеет свои сложности. Стандартные лампы склонны «разгазовываться», что означает, что они выбрасывают в камеру вредные вещества, что портит чистоту среды. Чтобы этого избежать, используются специальные кварцевые корпуса и уплотнители, которые выдерживают условия вакуума. Еще одной проблемой является интенсивность нагрева. Высококонцентрированные инфракрасные нагреватели могут создавать сильный тепловой градиент. Если пластина тонкая, ее поверхность может сильно нагреться, в то время как внутренняя часть останется прохладной. Необходимо тщательно настраивать контроллеры PID, иначе есть риск повреждения пластины.
Экономия пространства… Одним из больших преимуществ является возможность отказаться от громоздких вентиляторов, трубопроводов и всего того тяжелого изоляционного материала, который необходим в системах с использованием горячего воздуха. Площадь, занимаемая оборудованием, сокращается. Нагреватели можно просто поместить прямо в вакуумную камеру. Не забудьте правильно подобрать размеры системы охлаждения – нагреватели остаются очень горячими. Если не удалить лишнее тепло от датчиков, их показания будут ошибочными.