گرمایش با امواج مادون قرمز در مقابل گرمایش با هوای فشرده: کدام روش برای گرم کردن ویفرها مناسبتر است؟
تغییر از روش گرمایش با هوای فشرده به روش گرمایش با امواج مادون قرمز، صرفاً به معنای تعویض یک قطعه نیست؛ بلکه تغییر کامل در نحوه انتقال انرژی به سطح ویفر است.
فکر کنید به روش گرمایش با هوای فشرده؛ در این روش، از پدیده همرفت هوا برای گرم کردن سطح ویفر استفاده میشود. این روش کارساز است، اما آهسته عمل میکند. اما روش گرمایش با امواج مادون قرمز متفاوت است؛ در این روش، از انرژی تابشی برای گرم کردن مستقیم سطح ویفر استفاده میشود.
زمان در حال گذر است…
نکته مهم این است که هوا، رسانای بدی برای گرما است. وقتی از فرهای تبادل حرارتی استفاده میکنید، مجبورید منتظر بمانید تا کل محفظه به دمای مناسب برسد؛ این کار مانند انتظار برای جوشیدن آب در یک قابلمه بزرگ است. اما لامپهای مادون قرمز از این مرحله صرفنظر میکنند؛ انرژی با سرعت نور منتقل شده و بلافاصله به سطح ویفر برخورد میکند. در دنیای نیمههادیها، این روش باعث میشود که فرآیند گرم کردن که قبلاً چند دقیقه طول میکشید، در عرض چند ثانیه انجام شود.
این روش بسیار سریع است… و این موضوع مهم است، زیرا باعث میشود ویفرها در «منطقه خطرناک» قرار نگیرند؛ یعنی آن بازه زمانی که ممکن است واکنشهای شیمیایی یا اکسیداسیون در سطح ویفر رخ دهد.
دستیابی به دمای دقیق
برای کنترل دقیق دما، از سنسورهای دقیق مادون قرمز استفاده میکنیم. گردش هوا میتواند ناپایدار باشد؛ در ویفرهای ۳۰۰ میلیمتری، ممکن است نقاط سرد وجود داشته باشد که کنترل آنها دشوار است. اما با استفاده از سنسورهای مادون قرمز، میتوانیم دما را در نواحی مختلف ویفر کنترل کنیم. اگر لبههای ویفر خیلی سریع گرما را از دست بدهند، میتوانیم انرژی بیشتری به آن نواحی ارسال کنیم تا تعادل برقرار شود. این کار باعث میشود ویفر تغییر شکل ندهد. وقتی که سیستم کنترل دما به درستی تنظیم شود، میتوانیم دما را در سراسر سطح ویفر در محدوده ±۱ درجه سانتیگراد نگه داریم. این سطح کنترل، تقریباً مانند عمل جراحی است!
معایب
البته، همه چیز خوب نیست؛ روش گرمایش با امواج مادون قرمز، فشار زیادی بر سیستمهای خنککننده وارد میکند. لامپهای با چگالی بالا، مقدار زیادی گرما تولید میکنند؛ اگر ساختار دستگاه برای تحمل این میزان گرما مناسب نباشد، ممکن است مشکلاتی پیش بیاید؛ مثلاً سنسورها خراب شوند یا قطعات نصب شده تغییر شکل دهند.
شما به یک سیستم خنککنندگی قوی نیاز دارید تا از قطعاتی که قرار نیست گرم شوند، محافظت کنید.
در واقع، شما حجم هوای موجود را فدای کنترل الکتریکی دقیقتر و سرعت بیشتر فرآیند کار میکنید. برای اکثر ما، این یک تبادل خوب است.