Нагрівання інфрачервоними променями проти нагрівання за допомогою примусового потоку повітря: який спосіб кращий для нагрівання пластин?
Перехід від нагрівання примусовим потоком повітря до нагрівання інфрачервоними променями – це не просто заміна одного елемента обладнання. Це повна зміна способу передачі енергії на поверхню пластини. Уявіть собі нагрівання примусовим потоком повітря. Тут використовується конвекція, тобто повітря мусить саме виконувати функцію нагріву поверхні пластини. Цей метод працює, але є повільним. Інфрачервоне нагрівання є іншим – воно використовує випромінювальну енергію для прямого нагріву поверхні пластини.
Час йде…
Справа у тому, що повітря є поганим провідником тепла. Коли використовується конвективний піч, доводиться чекати, поки вся камера досягне правильної температури. Це схоже на очікування, поки закипить велика кількість води. Інфрачервоні лампи уникають цього проблемного етапу – енергія поширюється зі швидкістю світла та миттєво досягає поверхні пластини. У світі напівпровідників це значно скорочує час нагрівання з хвилин до секунд. Це дуже швидко. І це важливо, адже таким чином пластини залишаються поза „небезпечною зоною“ – тим періодом часу, коли можуть відбутися небажані хімічні реакції чи окислення на поверхні пластини.
Підтримання правильної температури
Ми використовуємо точні інфрачервоні датчики для контролю температури. Циркуляція повітря може бути нерівномірною – на поверхні 300-міліметрової пластини можуть з’являтися „холодні зони“, що ускладнює процес нагрівання. Але за допомогою інфрачервоних ламп можна контролювати температуру в окремих зонах. Якщо краї пластини швидко втрачають тепло, можна додати більше енергії саме в ці зони, щоб компенсувати це. Це допомагає уникнути деформації пластини. Якщо налаштувати систему керування, можна підтримувати температуру на рівні ±1°C по всій поверхні пластини. Це рівень контролю, який можна порівняти з хірургічним втручанням.
Недоліки
Але все не так ідеально. Інфрачервоне нагрівання створює значний тиск на систему охолодження. Ці лампи виробляють велику кількість тепла. Якщо корпус обладнання не призначений для такого навантаження, можуть виникнути проблеми – можуть згоріти датчики чи деформуватися кріплення. Тож потрібен ефективний радіатор чи система активного охолодження для захисту тих деталей, які не потрібно нагрівати. По суті, ми жертвуємо об’ємом повітря для циркуляції на користь більш точного електричного керування та значно швидшого процесу нагрівання. Для більшості з нас це прийнятна жертва.