Primjena patronskih grijača u opremi za vakuumsku obradu poluvodiča

Posao s poluvodičima ima vrlo visoke standarde za čistoću i preciznost obrade, a vakuumska obrada važan je dio izrade poluvodiča (na primjer, žarenje pločica, raspršivanje, jetkanje i pakiranje). Sustav grijanja najvažniji je dio opreme za vakuumsku obradu poluvodiča jer određuje koliko će se poluvodičke pločice obraditi. Patronski grijači sada su najpopularniji grijaći element za ovu vrstu opreme jer se brzo zagrijavaju, rade dosljedno i mali su. Grijači uložaka koji se koriste u opremi za vakuumsku obradu poluvodiča ne samo da moraju zadovoljiti osnovne potrebe vakuumskog grijanja, već također moraju moći podnijeti potrebe industrije poluvodiča za visokom preciznošću, čistoćom i stabilnošću.

Oprema za vakuumsku obradu poluvodiča, kao što su peći za vakuumsko žarenje, oprema za raspršivanje i oprema za jetkanje, obično radi u visokom-vakuumu (iznad 10^-4 Pa) i visokotemperaturnom okruženju (300-1200 stupnjeva). Sustav grijanja mora održavati temperaturu unutar ±0,5 stupnjeva. To je zato što je električna izvedba poluvodičkih pločica posebno osjetljiva na temperaturu. Čak i male promjene u temperaturi mogu proizvesti poteškoće poput neravnomjerne koncentracije dopinga, kristalnih nedostataka i drugih problema koji utječu na kvalitetu i učinak poluvodičkih čipova. Patronski grijači mogu postići ove visoke standarde jer su vrlo dobri u kontroli temperature i ravnomjernom zagrijavanju.


Patronski grijači glavni su grijaći dio peći za vakuumsko žarenje poluvodičkih pločica. Kako bi se riješili nesavršenosti kristala i kako bi pločica bolje radila električnim putem, postupak vakuumskog žarenja zahtijeva da se poluvodička pločica zagrije na zadanu temperaturu (obično 600–1000 stupnjeva) u visoko-vakuumskom okruženju i tamo drži određeno vrijeme. U ovom slučaju, patronski grijači obično su patronski grijači s Inconel plaštom s MgO izolacijskim punilom koje je vrlo čisto i vrlo gusto. Plašt od Inconela vrlo je stabilan na visokim temperaturama i otporan na koroziju, što znači da neće oksidirati niti se zaprljati u vakuumskim uvjetima visoke-temperature. MgO punilo visoke-gustoće osigurava ravnomjeran prijenos topline i dobro funkcioniranje izolacije, tako da se pločica ne zagrije previše na jednom mjestu.

Također, način na koji su patronski grijači postavljeni u pećima za vakuumsko žarenje vrlo je precizan. Na temelju iskustva, patronski grijači postavljeni su čvrsto i ravnomjerno na stijenku peći, dno i vrh. Svaki patronski grijač ima svoj senzor temperature. Sustav kontrole temperature koristi više{3}}algoritam kontrole temperature za promjenu snage svakog grijača uloška u stvarnom vremenu. Ovo održava temperaturu u komori peći unutar ±0,5 stupnjeva. Također, postoji razmak od 5 do 10 mm između svakog grijača patrone kako bi se spriječilo međusobno ometanje toplinskog zračenja i kako bi se toplina ravnomjerno rasporedila. Duljina i promjer grijača uložaka prilagođeni su veličini komore peći i poluvodičke pločice. Za veliku{11}}opremu za obradu pločica kao što su peći za pločice od 12 inča, koriste se dulji i deblji grijači uložaka kako bi se osigurala dovoljna snaga grijanja i ravnomjerno zagrijavanje.

Grijači patrona koriste se u strojevima za raspršivanje poluvodiča za zagrijavanje mete i podloge. Kako bi se poboljšalo prijanjanje raspršenog filma i ujednačenost debljine filma, meta i supstrat moraju se zagrijati na određenu temperaturu (obično između 300 i 600 stupnjeva) u okruženju visokog-vakuma. Grijači uložaka u ovom slučaju obično su grijači uložaka od nehrđajućeg čelika (316L) s gustoćom snage od 5-7 W/cm². Plašt od nehrđajućeg čelika 316L otporan je na koroziju i može raditi u okruženju inertnog plina opreme za raspršivanje, uključujući argon. Razumna gustoća snage osigurava da se meta i podloga brzo zagriju, a da ni na jednom mjestu ne postanu previše vrući.

Ljudi često stavljaju grijače uložaka u strojeve za raspršivanje u držač mete i držač supstrata, gdje su vrlo blizu mete i supstrata kako bi prijenos topline bio učinkovitiji. Keramički izolatori otporni-na-visoku temperaturu i metalni brtveni prstenovi brtve izlazni-dio grijača patrone. To održava vakuum komore za raspršivanje čvrstim i sprječava curenje inertnog plina. Također, patronski grijači imaju komponente koje štite od pregrijavanja. Ako temperatura prijeđe unaprijed određenu vrijednost, napajanje će se isključiti na vrijeme kako bi se sačuvala meta, podloga i oprema za raspršivanje.

Grijači uložaka koji se koriste u opremi za vakuumsku obradu poluvodiča moraju odgovarati strogim standardima čistoće industrije poluvodiča. Kako prašina, mrlje od ulja i drugi zagađivači ne bi padali i kontaminirali poluvodičku pločicu, površina omotača mora biti polirana i očišćena. Kako bi se isparavanje i zagađenje svelo na najmanju moguću mjeru u uvjetima visoko-temperaturnog vakuuma, MgO izolacijsko punilo mora biti vrlo čisto i ne smije sadržavati opasne kontaminante, poput teških metala. Također, patronski grijači moraju proći ozbiljne testove čistoće prije nego što napuste tvornicu kako bismo bili sigurni da zadovoljavaju standarde industrije poluvodiča.

Grijač patrone također mora biti stabilan tijekom vremena. Budući da oprema za proizvodnju poluvodiča radi cijelo vrijeme (24 sata dnevno, 7 dana u tjednu), grijač uložaka treba trajati dugo (više od 8000 sati) i raditi dosljedno. Grijači uložaka koji se koriste u opremi za vakuumsku obradu poluvodiča obično su izrađeni od visoko-kvalitetnih materijala i prolaze kroz mnogo testiranja i rada na dizajnu kako bi bili sigurni da će dobro raditi dugo vremena bez potrebe za čestom zamjenom. Redovito čišćenje površine omotača i praćenje učinkovitosti izolacije grijača uložaka može im pomoći da duže traju i održe proizvodnju poluvodiča.

Ukratko, grijači uložaka važan su dio opreme za vakuumsku obradu poluvodiča, a njihova izvedba ima izravan učinak na kvalitetu i prinos poluvodičkih pločica. Patronski grijači savršeni su za sektor poluvodiča jer mogu vrlo precizno upravljati temperaturom, ravnomjerno zagrijavati, raditi pouzdano i ostati vrlo čisti. Različite vrste opreme za vakuumsku obradu poluvodiča, poput peći za žarenje i opreme za raspršivanje, trebaju različite vrste grijača uložaka. Profesionalna prilagodba i tehnička podrška mogu pomoći proizvođačima poluvodiča u odabiru najboljih grijača uložaka, održavanju besprijekornog rada opreme i poboljšanju poluvodičkih proizvoda.