Aplikace ohřívačů kazet v polovodičových zařízeních pro vakuové zpracování

Polovodičový průmysl má velmi vysoké standardy pro čistotu a přesnost zpracování a vakuové zpracování je důležitou součástí výroby polovodičů (například žíhání plátků, naprašování, leptání a balení). Topný systém je nejdůležitější součástí zařízení pro vakuové zpracování polovodičů, protože určuje, jak dobře jsou polovodičové destičky zpracovány. Ohřívače kazet jsou nyní nejoblíbenějším topným článkem pro tento typ zařízení, protože se rychle zahřívají, pracují konzistentně a jsou malé. Ohřívače kazet používané v zařízeních na zpracování polovodičů ve vakuu musí nejen splňovat základní potřeby vakuového ohřevu, ale musí být také schopny zvládnout potřeby polovodičového průmyslu na vysokou přesnost, čistotu a stabilitu.

Zařízení pro vakuové zpracování polovodičů, jako jsou vakuové žíhací pece, zařízení na naprašování a leptací zařízení, obvykle pracují ve vysokém-vakuu (nad 10^-4 Pa) a při vysokých teplotách (300–1200 stupňů). Topný systém musí udržovat teplotu v rozmezí ±0,5 stupně. Je to proto, že elektrický výkon polovodičových destiček je zvláště citlivý na teplotu. I malé změny teploty mohou způsobit potíže, jako je nerovnoměrná koncentrace dopingu, krystalové vady a další problémy, které ovlivňují kvalitu a výtěžnost polovodičových čipů. Ohřívače kazet mohou dosáhnout těchto vysokých standardů, protože jsou velmi dobré v regulaci teploty a rovnoměrném ohřevu.


Ohřívače patron jsou hlavní topnou částí vakuových žíhacích pecí pro polovodičové destičky. Abychom se zbavili nedokonalostí krystalu a zajistili, že plátek bude lépe elektricky fungovat, vyžaduje postup vakuového žíhání, aby byl polovodičový plátek zahřát na danou teplotu (obvykle 600–1000 stupňů) ve vysokém-vakuovém prostředí a po určitou dobu tam ponechán. V tomto případě jsou kazetové ohřívače obvykle kazetové ohřívače Inconel s izolačním plnivem MgO, které je velmi čisté a velmi husté. Plášť Inconel je velmi stabilní při vysokých teplotách a odolný vůči korozi, což znamená, že neoxiduje ani se neznečistí ve vysokoteplotním vakuu. Plnivo MgO s vysokou{8}}hustotou zajišťuje rovnoměrný přenos tepla a dobré fungování izolace, takže se plátek na jednom místě příliš nezahřívá.

Také způsob, jakým jsou kazetové ohřívače nastaveny ve vakuových žíhacích pecích, je velmi přesný. Na základě zkušeností jsou kazetové ohřívače namontovány těsně a rovnoměrně na stěnu pece, spodní a horní část. Každý topný článek má své vlastní teplotní čidlo. Systém řízení teploty používá více-zónový algoritmus řízení teploty ke změně výkonu každého topného tělesa v reálném čase. To udržuje teplotu v komoře pece v rozmezí ±0,5 stupně. Mezi každým topným tělesem je také mezera 5 až 10 mm, aby se tepelné záření vzájemně nerušilo a aby bylo zajištěno rovnoměrné rozložení tepla. Délka a průměr ohřívačů patrony jsou přizpůsobeny velikosti komory pece a polovodičové destičky. U velkých-zařízení na zpracování plátků, jako jsou 12palcové oplatkové pece, se používají delší a silnější kazetové ohřívače, aby bylo zajištěno dostatečné vytápění a rovnoměrné zahřívání.

Ohřívače kazet se používají v polovodičových naprašovacích strojích k ohřevu terče a substrátu. Aby se zlepšila přilnavost naprašovaného filmu a stejnoměrnost tloušťky filmu, musí být terč a substrát zahřátý na určitou teplotu (obvykle mezi 300 a 600 stupni) v prostředí s vysokým-vakuem. Ohřívače kazet jsou v tomto případě obvykle ohřívače kazet z nerezové oceli (316L) s hustotou výkonu 5–7 W/cm². Plášť z nerezové oceli 316L je odolný vůči korozi a může pracovat s prostředím inertního plynu naprašovacího zařízení, včetně argonu. Rozumná hustota výkonu zajišťuje, že se cíl a substrát rychle zahřejí, aniž by se na jednom místě příliš zahřívaly.

Lidé často vkládají ohřívače kazet do naprašovacích strojů do držáku terče a držáku substrátu, kde jsou velmi blízko terče a substrátu, aby byl přenos tepla efektivnější. Keramické izolátory odolné proti vysokým-teplotám-a kovové těsnicí kroužky utěsňují vývodovou-část ohřívače kazet. To udržuje vakuum v rozprašovací komoře těsné a zabraňuje úniku inertního plynu. Ohřívače patron mají také komponenty, které chrání před přehřátím. Pokud teplota překročí předem stanovenou hodnotu, napájení se včas vypne, aby se zachoval cíl, substrát a rozprašovací zařízení.

Ohřívače kazet používané v zařízeních pro vakuové zpracování polovodičů musí odpovídat přísným standardům čistoty v polovodičovém průmyslu. Aby prach, olejové skvrny a další znečišťující látky nepadaly a nekontaminovaly polovodičový plátek, musí být povrch pláště vyleštěn a vyčištěn. Aby se minimalizovalo těkání a znečištění v podmínkách vysokoteplotního vakua, musí být izolační výplň MgO velmi čistá a nesmí obsahovat žádné nebezpečné kontaminanty, jako jsou těžké kovy. Také ohřívače kazet musí projít náročnými testy čistoty, než opustí továrnu, aby se ujistily, že splňují standardy polovodičového průmyslu.

Ohřívač patron musí být také stabilní v průběhu času. Protože zařízení na výrobu polovodičů běží neustále (24 hodin denně, 7 dní v týdnu), musí ohřívač kazet vydržet dlouhou dobu (více než 8000 hodin) a pracovat konzistentně. Ohřívače kazet používané v zařízeních pro vakuové zpracování polovodičů jsou obvykle vyrobeny z vysoce kvalitních materiálů- a procházejí mnoha testováním a návrhem, abychom se ujistili, že budou dobře fungovat po dlouhou dobu bez nutnosti časté výměny. Pravidelné čištění povrchu pláště a sledování izolační účinnosti ohřívačů patron jim může pomoci vydržet déle a udržet výrobu polovodičů v chodu.

Stručně řečeno, kazetové ohřívače jsou důležitou součástí zařízení pro vakuové zpracování polovodičů a jejich výkon má přímý vliv na kvalitu a výtěžnost polovodičových waferů. Ohřívače kazet jsou ideální pro sektor polovodičů, protože dokážou velmi přesně řídit teplotu, rovnoměrně zahřívat, pracovat spolehlivě a zůstat velmi čisté. Různé typy zařízení pro vakuové zpracování polovodičů, jako jsou žíhací pece a zařízení na naprašování, vyžadují různé druhy ohřívačů kazet. Profesionální přizpůsobení a technická podpora může pomoci výrobcům polovodičů vybrat nejlepší ohřívače kazet, udržet hladký chod zařízení a zlepšit polovodičové produkty.