راههای صحیح استفاده از حرارت مادون قرمز و سنسورهای مربوطه در کارخانههای تولید ویفرها
در حال حاضر، تلاش زیادی برای کاهش اثرات زیستمحیطی ابزارهای مورد استفاده در تولید نیمههادیها صورت میگیرد. برای این منظور، از روشهای قدیمی گرمایش مقاومتی دوری کرده و به استفاده از حرارت مادون قرمز روی آوردهایم.
مزیت بزرگ این روش این است که میتوانیم مستقیماً سطح ویفر را گرم کنیم؛ دیگر نیازی نیست کل محفظه را گرم کنیم تا ویفر به دمای مناسب برسد. این روش باعث کاهش مصرف انرژی میشود.
جزئیات مربوط به گرمایش
در ابزارهای تولید ویفر، همه چیز به چگالی گرما بستگی دارد. ما از لامپهای مادون قرمز مبتنی بر هالوژن استفاده میکنیم؛ زیرا این لامپها سرعت بسیار بالایی دارند و دمای ویفر را سریعتر از سایر روشها افزایش میدهند.
اما سرعت میتواند خطرناک باشد؛ اگر از این لامپها همراه با سنسورهای دقیق استفاده نکنیم، ممکن است دمای ویفر از حد مورد نظر فراتر رود. در این صورت، گرمای بیش از حد باعث از بین رفتن ویفرهای گرانقیمت میشود.
چالشهای مربوط به سنسورها
مسئله اینجاست که در شرایط خلأ، نمیتوانیم فقط به دمای هوا اتکا کنیم؛ زیرا این روش کارساز نیست.
بنابراین، از پیرومترهای بدون تماس برای نظارت بر دمای ویفر استفاده میکنیم. این سنسورها با منبع تغذیه در ارتباط هستند و دمای لامپ را به صورت لحظهای تنظیم میکنند.
اگر این سنسورها دقیق نباشند، ممکن است تفاوت دمایی در سطح ویفر ایجاد شود؛ این امر منجر به فرآیندهای ناهموار در حکاکی یا رسوبزایی میشود. این وضعیت مناسب نیست.
مزایا و معایب
استفاده از حرارت مادون قرمز روش خوبی برای دستیابی به اهداف «کارخانههای سبز» است؛ زیرا زمان گرم شدن ویفر را کاهش میدهد و از انرژی مصرفی بهتر استفاده میشود.
اما این روش بدون هزینه نیست؛ لامپهای مادون قرمز با شدت بالا، مقدار زیادی گرما تولید میکنند. بنابراین باید در طراحی سیستمهای خنککننده دقت کرد.
اگر سیستم خنککننده کافی نباشد، بدنه لامپ آسیب میبیند و پوشش کوارتزی آن نیز خیلی سریع خراب میشود. در نهایت، تنها راه برای جلوگیری از مصرف بیش از حد انرژی، اطمینان از دقیق بودن سنسورها است.