Как достичь правильной температуры при использовании инфракрасных полупроводниковых нагревателей
Если мы действительно хотим сократить выбросы углерода на производствах полупроводников, нам необходимо отказаться от старомодных резистивных нагревателей. Они слишком медленные в работе. Мы перешли на системы с инфракрасными лампами – они позволяют быстрее достичь нужной температуры и при этом потребляют гораздо меньше энергии.
Но есть одна проблема: чтобы не повредить пластины, необходимо использовать термопару, способную быстро реагировать на изменения температуры, создаваемые инфракрасным источником.
Проблемы, связанные с системой обратной связи
Инфракрасные лампы мгновенно выделяют большое количество тепла. Если термопара реагирует медленно, то температура будет расти быстрее, чем сенсор успеет это заметить. Это может привести к повреждению пластин. Чтобы этого избежать, используются термопары высокого качества типа K или N. Они обеспечивают ПИД-регуляторам необходимые данные для контроля уровня мощности. Это помогает избежать нежелательных колебаний температуры.
Учет особенностей окружающей среды
В чистых комнатах проблема избытка газов является серьезной. Даже незначительное проникновение примесей может испортить весь партию продукции. Поэтому используется изоляция из минеральных материалов – она помогает сохранять всё в контролируемом состоянии.
Также важно правильно расположить датчик. Его необходимо разместить так, чтобы он измерял температуру самой поверхности пластины, а не температуру воздуха вокруг нее или тепло, исходящее от лампы. Необходимо точно настроить параметры устройства, чтобы избежать помех от высоковольтных линий питания.
Компромиссы
Здесь возникает сложность: скорость реакции датчика обычно связана с определенными потерями. Более тонкий корпус датчика позволяет ему быстрее реагировать. Но такие датчики быстрее изнашиваются при высоких температурах. Необходимо соблюдать баланс между скоростью реакции датчика и частотой его замены. Если требуется миллисекундная скорость реагирования, придется чаще менять датчики.
Плюс в том, что при правильной настройке производство становится более экологичным. Не тратится энергия на нагрев всей камеры – нагревается только сама деталь. Это снижает расход энергии на производство одной пластины, что делает достижение целей по сокращению выбросов углерода более возможным.