دستیابی به دمای مناسب در شرایط خلأ: روش مادون قرمز
هنگام کار با ویفرهای نیمههادی، آخرین چیزی که میخواهیم این است که حتی یک ذره گرد و غبار یا مولکول ناخواسته، کل محموله را خراب کند. اما همچنان به گرما نیاز داریم. مشکل اینجاست که نمیتوانیم هوای گرم را در شرایط خلأ پخش کنیم؛ چون هیچ هوایی وجود ندارد.
در اینجاست که گرمکنهای مادون قرمز سازگار با شرایط خلأ وارد عمل میشوند. به جای گرم کردن کل محیط، انرژی تابشی را مستقیماً روی هدف تابانده میشود. این روش تمیز، مستقیم و بدون ایجاد مشکل برای شرایط خلأ است.
فیزیک پشت این روش (بدون استفاده از کتابهای درسی):
از آنجایی که نمیتوانیم از روش همرفتی برای گرم کردن استفاده کنیم، تابش تنها راه ممکن است. معمولاً از لامپهای مادون قرمز با امواج کوتاه استفاده میکنیم؛ چون این لامپها مواد را خیلی سریع گرم میکنند.
هنگام انتخاب این لامپها، به چگالی توان آنها توجه میکنیم؛ از عناصر کوارتزی با توان بالا استفاده میکنیم تا بتوانیم در عرض چند ثانیه به دمای مورد نظر برسیم.
خیلی سریع… واقعاً سریع. این موضوع تمام چیزها را در مورد زمان انجام کار تغییر میدهد؛ وقتی که نیازی به انتظار برای گرم شدن مواد نیست، میتوانیم انرژی کمتری برای هر ویفر صرف کنیم. خیلی ساده است.
مشکلات مربوط به مواد و گازهای آزاد شونده:
نمیتوانیم از هر لامپی برای این کار استفاده کنیم؛ شیشههای استاندارد در شرایط خلأ مشکلساز هستند؛ چون یا تحت فشار ترک میخورند یا گازهای ناخواسته آزاد میشوند که باعث کاهش بازدهی میشوند.
ما از کوارتزهای با خلوص بالا استفاده میکنیم؛ همچنین از فیلامنتهای تنگستنی نیز استفاده میکنیم تا لامپها در طول چرخههای گرم شدن و سرد شدن، خراب نشوند. حتی درپوشها و اتصالات نیز باید مقاوم در برابر خلأ باشند. حتی یک نشت کوچک میتواند باعث کاهش فشار در محفظه شود؛ در این صورت، لامپها خراب خواهند شد.
اما چیزی که واقعاً باید مورد توجه قرار گیرد، «نفوذ حرارت» است. از آنجایی که هیچ هوایی برای دور کردن حرارت از بدنه لامپ وجود ندارد، بدنه لامپ تحت فشار قرار میگیرد. اگر سیستم خنککننده آبی لامپ مناسب نباشد، درپوشهای محفظه خراب خواهند شد. این مشکلی است که قطعاً باید از آن اجتناب کرد.
کاهش مصرف کربن و هزینهها:
بیشتر سیستمهای قدیمی از روش گرمایش با رزیستور استفاده میکنند؛ یعنی برای گرم کردن ویفر، باید یک تکه فولاد بزرگ را گرم کنیم. این روش، هدررفت انرژی زیادی است.
با استفاده از روش مادون قرمز، تنها بخشی که باید گرم شود، گرم میشود؛ بقیه بخشهای محفظه نادیده گرفته میشوند. این روش، راه سادهای برای کاهش مصرف انرژی و در عین حال حفظ کارایی سیستم است.