Инфракрасное нагревание против циркуляции горячего воздуха в чистых комнатах для производства полупроводников
При выборе печи для чистых комнат, предназначенных для глубокой обработки полупроводников, необходимо решить, как передавать энергию: с помощью конвекции горячего воздуха или инфракрасного излучения. При использовании горячего воздуха энергия передается через границу раздела между воздухом и поверхностью детали. Этот процесс медленный. Инфракрасное нагревание обходит этот этап — энергия передается напрямую к детали через электромагнитное излучение.
Физика времени, затрачиваемого на нагрев
В производстве полупроводников самым большим ограничением является время, необходимое для нагрева. Печи с конвекцией горячего воздуха требуют длительного времени на нагрев всей камеры. Энергия тратится на нагрев стенок камеры и воздуха. Инфракрасные нагреватели достигают рабочей температуры за считанные секунды. Это значительно сокращает время подготовки к работе. Поскольку тепло направлено точечно, тепловая инерция всей печи не влияет на время выполнения процесса.
Точность и контроль за загрязнениями
В чистых комнатах крайне важна отсутствие турбулентности. Системы с конвекцией горячего воздуха требуют использования фанателей высокой скорости для предотвращения образования холодных зон. Однако такие фанатели создают потоки воздуха, что приводит к появлению частиц и нестабильности потока воздуха. Инфракрасные нагреватели не имеют движущихся частей, поэтому нет риска перемещения частиц. Таким образом, создается стабильная температурная среда без риска загрязнения пластины.
Инженерные соображения
Инфракрасное нагревание — это не решение всех проблем. Это технология, требующая прямой видимости излучения. Если детали расположены друг над другом или имеют сложную геометрию с глубокими углублениями, возникают зоны, куда не может достичь излучение. В таких случаях необходимо использовать многозонный контроллер или отражатели для направления излучения в эти зоны. Кроме того, высокая плотность тепла может привести к превышению целевой температуры детали, если параметры системы контроля не настроены правильно. Необходимы термопары с быстрой реакцией, чтобы избежать повреждения материала.