Приложението на патронни нагреватели в оборудване за вакуумна обработка на полупроводници

Бизнесът с полупроводници има много високи стандарти за това колко чиста и прецизна е обработката, а обработката с вакуум е важна част от производството на полупроводници (например отгряване на пластини, разпрашване, ецване и опаковане). Нагревателната система е най-важната част от оборудването за вакуумна обработка на полупроводници, тъй като тя определя колко добре се обработват полупроводниковите пластини. Патронните нагреватели сега са най-популярният нагревателен елемент за този тип оборудване, тъй като те се нагряват бързо, работят постоянно и са малки. Патронните нагреватели, използвани в оборудването за вакуумна обработка на полупроводници, трябва не само да отговарят на основните нужди на вакуумното отопление, но също така трябва да могат да се справят с нуждите на полупроводниковата индустрия за висока прецизност, чистота и стабилност.

Оборудването за вакуумна обработка на полупроводници, като пещи за вакуумно отгряване, оборудване за разпръскване и оборудване за ецване, обикновено работи в среди с висок-вакуум (над 10^-4 Pa) и висока температура (300-1200 градуса). Отоплителната система трябва да поддържа температурата в рамките на ±0,5 градуса. Това е така, защото електрическите характеристики на полупроводниковите пластини са особено чувствителни към температурата. Дори малки промени в температурата могат да създадат трудности като неравномерна концентрация на допинг, кристални дефекти и други проблеми, които влияят на качеството и добива на полупроводникови чипове. Патронните нагреватели могат да постигнат тези високи стандарти, защото са много добри в контролирането на температурата и равномерното нагряване.


Патронните нагреватели са основната нагревателна част на пещите за вакуумно отгряване на полупроводникови пластини. За да се отървете от кристалните несъвършенства и да направите пластината да работи по-добре електрически, процедурата за вакуумно отгряване изисква полупроводниковата пластина да бъде нагрята до определена температура (обикновено 600–1000 градуса) в среда с висок-вакуум и да се държи там за определен период от време. В този случай патронните нагреватели обикновено са патронни нагреватели с обвивка от Inconel с изолационен пълнител MgO, който е много чист и много плътен. Обвивката от Inconel е много стабилна при високи температури и устойчива на корозия, което означава, че няма да се окислява или замърсява при високо{6}}температурни вакуумни условия. MgO пълнителят с висока -плътност гарантира, че топлината се пренася равномерно и че изолацията работи добре, така че пластината да не се нагорещява твърде много на едно място.

Освен това начинът, по който патронните нагреватели са монтирани във вакуумни пещи за отгряване, е много точен. Въз основа на опита, патронните нагреватели се монтират плътно и равномерно върху стената, дъното и горната част на пещта. Всеки патронен нагревател има собствен температурен датчик. Системата за контрол на температурата използва много-алгоритъм за контрол на температурата за промяна на мощността на всеки патронен нагревател в реално време. Това поддържа температурата в камерата на пещта в рамките на ±0,5 градуса. Освен това има разстояние от 5 до 10 mm между всеки патронен нагревател, за да не се намесва топлинното излъчване едно с друго и да се гарантира, че топлината е равномерно разпределена. Дължината и диаметърът на патронните нагреватели са пригодени да отговарят на размера на камерата на пещта и полупроводниковата пластина. За широко{11}}оборудване за обработка на вафли, като 12-инчови пещи за вафли, се използват по-дълги и по-дебели патронни нагреватели, за да се гарантира, че има достатъчно топлинна мощност и равномерно нагряване.

Патронните нагреватели се използват в машини за разпръскване на полупроводници за нагряване на целта и субстрата. За да се подобри прилепването на напръскания филм и еднаквостта на дебелината на филма, мишената и субстратът трябва да се нагреят до определена температура (обикновено между 300 и 600 градуса) в среда с висок-вакуум. Патронните нагреватели в този случай обикновено са касетни нагреватели от неръждаема стомана (316L) с плътност на мощността 5–7 W/cm². Обвивката от неръждаема стомана 316L е устойчива на корозия и може да работи със среда от инертен газ на оборудването за разпръскване, включително аргон. Разумната плътност на мощността гарантира, че целта и субстратът се нагряват бързо, без да стават твърде горещи на нито едно място.

Хората често поставят патронните нагреватели в машини за разпрашаване в държача на мишената и държача на субстрата, където те са много близо до мишената и субстрата, за да направят преноса на топлина по-ефективен. Устойчиви на висока-температура-керамични изолатори и метални уплътнителни пръстени уплътняват изходящата-част на патронния нагревател. Това поддържа вакуума на камерата за разпръскване стегнат и спира изтичането на инертен газ. Също така патронните нагреватели имат компоненти, които предпазват от прегряване. Ако температурата надхвърли предварително определената стойност, захранването ще бъде изключено навреме, за да се запазят мишената, субстратът и оборудването за разпръскване.

Патронните нагреватели, използвани в оборудването за вакуумна обработка на полупроводници, трябва да отговарят на строгите стандарти за чистота на полупроводниковата индустрия. За да предпазите прах, маслени петна и други замърсители от падане и замърсяване на полупроводниковата пластина, повърхността на обвивката трябва да бъде полирана и почистена. За да се сведе до минимум изпаряването и замърсяването при високо-температурни вакуумни условия, MgO изолационният пълнител трябва да бъде много чист и да не съдържа опасни замърсители, като тежки метали. Също така патронните нагреватели трябва да преминат строги тестове за чистота, преди да напуснат завода, за да се гарантира, че отговарят на стандартите на полупроводниковата индустрия.

Нагревателят на касетата също трябва да е стабилен във времето. Тъй като оборудването за производство на полупроводници работи през цялото време (24 часа на ден, 7 дни в седмицата), патронният нагревател трябва да издържи дълго време (повече от 8000 часа) и да работи последователно. Патронните нагреватели, използвани в оборудването за вакуумна обработка на полупроводници, обикновено са изградени от високо-качествени материали и преминават през много тестове и проектантска работа, за да сме сигурни, че ще работят добре дълго време, без да се налага да се сменят често. Редовното почистване на повърхността на обвивката и наблюдението на ефективността на изолацията на патронните нагреватели може да им помогне да издържат по-дълго и да поддържат производството на полупроводници.

Накратко, патронните нагреватели са важна част от оборудването за вакуумна обработка на полупроводници и тяхната производителност има пряк ефект върху качеството и добива на полупроводникови пластини. Патронните нагреватели са идеални за сектора на полупроводниците, защото могат да управляват температурата много прецизно, да нагряват равномерно, да работят надеждно и да остават много чисти. Различните видове оборудване за вакуумна обработка на полупроводници, като пещи за отгряване и оборудване за разпрашаване, се нуждаят от различни видове патронни нагреватели. Професионалното персонализиране и техническата поддръжка могат да помогнат на производителите на полупроводници да изберат най-добрите нагреватели на касети, да поддържат безпроблемната работа на оборудването и да направят полупроводниковите продукти по-добри.