Сокращение выбросов углерода при производстве полупроводников: почему вакуумные инфракрасные нагреватели – лучший выбор
Производство полупроводников требует высокой точности. Необходимы строго контролируемые температуры, а также отсутствие любого воздуха или пыли, которые могли бы повредить пластины. Долгое время мы использовали обычные резистивные печи, но это были на самом деле огромные печи, которые нагревали всю комнату ради нагрева одной-единственной пластины. Это является пустой тратой энергии.
Вот здесь-то и приходят на помощь вакуумные инфракрасные нагреватели. Вместо того чтобы нагревать воздух (которого в вакууме вообще нет), эти устройства направляют энергию прямо на объект нагрева. Это гораздо более эффективный способ работы.
Как это работает в вакууме
В вакууме невозможно передавать тепло с помощью воздуха – нет конвекции. Поэтому мы полагаемся исключительно на излучение. Мы используем нагреватели с высокой мощностью, чтобы пластина достигала нужной температуры очень быстро. Это значительно сокращает время ожидания. Кроме того, машина тратит меньше времени на простой. Это позволяет снизить расходы на электроэнергию и уменьшить объем выбросов углерода.
Кроме того, поскольку тепло направляется прямо на подложку, не нужны толстые изоляционные слои. Это сокращает размеры всего оборудования.
Проблемы, связанные с материалами
Здесь нельзя использовать обычные материалы. Если использовать стандартные пластики или дешевые клеи, они будут выделять химические вещества в вакууме. Это может повредить пластины. Мы используем кварц высокой чистоты и специальные нити. Также мы используем керамические соединения и уплотнители, обеспечивающие герметичность.
Еще одной проблемой является сам свет. Чтобы изменить спектр излучения, мы покрываем кварц специальным слоем. Коротковолновое инфракрасное излучение проникает глубоко в материал, а длинноволновое – лишь повреждает его поверхность. Если длина волны не соответствует спектру поглощения пластины, тепло просто отскакивает от пластины и теряется на стенах камеры.
Проблема охлаждения
Высокая плотность тепла – это двусмысленная штука. Хотя пластина быстро нагревается, корпус нагревателя и электроника подвергаются сильному нагрузке. Если система охлаждения не справляется с задачей, нагреватели могут выйти из строя. Это серьезная проблема.
Мой совет: внимательно следите за потреблением энергии. Если оно меняется, это может быть признаком того, что нить нагревателя тонеет или уплотнители начинают работать плохо. Если заметить это заранее, можно избежать больших проблем.