Dlaczego rezygnujemy z gorącego powietrza na rzecz ogrzewania infraczerwonego w procesie wytwarzania półprzewodników
Pomyślcie o tym, jak działa piec konwekcyjny. Najpierw nagrzewamy powietrze, a potem to powietrze nagrzewa płytkę krzemową. To powolny proces. W świecie zaawansowanego przetwarzania takie opóźnienie jest po prostu stratą pieniędzy.
Dlatego przestaliśmy polegać na tych dużych urządzeniach do nagrzewania i przechodzimy na ogrzewanie infraczerwone. Zamiast nagrzewać całe pomieszczenie, energię kierujemy bezpośrednio na substrat.
Czas nie czeka
Proces konwekcji jest po prostu wolny. Trzeba czekać kilka minut, aż temperatura w pomieszczeniu osiągnie odpowiedni poziom. Z lampami infraczerwonymi do tego dochodzi w zaledwie sekundach. To niemal natychmiastowe. Ponieważ nie tracimy czasu na nagrzewanie powietrza wokół elementu, czas obróbki drastycznie się skraca. Możemy przetwarzać więcej płytek dziennie, bez konieczności budowy większej sali czystej.
Utrzymanie idealnej temperatury
Gorące powietrze ma tendencję do nierównomiernego rozkładu ciepła – są tu gorące miejsca, a tam zimne. Temperatura nigdy nie jest idealnie jednolita.
Z ogrzewaniem infraczerwonym jest inaczej. Możemy precyzyjnie kontrolować rozkład ciepła. Wybierając lampy o określonej długości fali pasującej do materiału, uzyskujemy znacznie bardziej równomierny rozkład ciepła.
Do uzyskania takiej gęstości ciepła używamy żarników halogenowych umieszczonych w kwarcowych osłonach. One umożliwiają skupienie dużej ilości energii w małej przestrzeni. Gdy połączymy je z kontrolerami umożliwiającymi szybką regulację, możemy dostosowywać temperaturę w czasie rzeczywistym.
Wady (bo one zawsze istnieją)
Ogrzewanie infraczerwone nie jest magicznym rozwiązaniem na wszystko. Ponieważ energia jest bardzo intensywna, łatwo przekroczyć celową temperaturę, jeśli układ sterowania PID nie jest dobrze dostrojony.
Trzeba też uważać na ochronę przed nadmiernym ciepłem. Jeśli reflektory nie są prawidłowo ustawione, ciepło może zostać skierowane na samą ramę maszyny, a nie na płytkę krzemową. Ponadto potrzebny jest system chłodzenia, który będzie w stanie zarządzać intensywnym ciepłem w pobliżu lampy. W przeciwnym razie komponenty mogą ulec uszkodzeniu.
Mimo to, dla każdej firmy chcącej porzucić stare piecy konwekcyjne, to jest najlepsze rozwiązanie. Dzięki temu proces nagrzewania przestaje być wąskim gardłem w produkcji.