真空赤外線システムにおける適切な加熱方法
スマートファブを構築する際、最も避けたいのは、「ブラックボックス」のように振る舞う加熱源です。単にスイッチを入れて何とかなるわけではありません。PLCと連携し、数ミリ秒以内に反応できるシステムが必要です。
そのため、私たちは真空環境に適した赤外線ヒーターを使用します。放射によってエネルギーを伝達するため、空気や他のガスが真空チャンバーの機能を妨げる心配はありません。これにより、システムが清潔に保たれます。シンプルです。
加熱の仕組み
実際、真空中では空気を通じて熱を伝えることはできません。それは不可能です。
この問題を解決するために、短波長の赤外線エミッターを使用します。これは、直接対象物にエネルギーを照射するランプのようなものです。薄膜形成やウェハ処理のシステムを構築する場合は、出力密度に注意する必要があります。
高ワット数のランプを使えば、目標温度に素早く到達できます。しかし、注意が必要です。真空シールやフィードスルー部品が熱膨張に耐えられるかどうかを確認しなければ、漏れが発生する可能性があります。
「スマート」にする方法
現代のファブはデータによって動いています。私たちは、PIDコントローラーやリアルタイムセンサーと連携できる赤外線システムを構築しています。
表面温度を推測する代わりに、ピロメーターを使えばよいのです。これにより、従来の抵抗型ヒーターでよくあった遅延がなくなります。
さらに、各加熱サイクルのデジタル記録も得られます。半導体やOLEDの製造を行う場合、第1バッチと第100バッチが同じ仕上がりになるようにするには、これが唯一の方法です。
ハードウェアの現実的な課題
さて、トレードオフについて話しましょう。
高出力の赤外線ランプは大量の熱を発生させます。これは生産効率を上げるのには良いですが、冷却システムにとっては大変です。もし水循環系が十分に強くなければ、ランプはすぐに壊れてしまいます。
つまり、昇温速度と、石英製のケースが持続できる時間のバランスを取る必要があります。
ひとつのアドバイスとしては、金メッキされた反射板を使用することです。これにより、より多くのエネルギーが基板に届き、チャンバーの壁が過度に熱せられるのを防げます。