壁を加熱するのをやめよう：水素センサーを作るためのより良い方法
水素センサーを作るとき、温度は非常に重要です。しかし問題は、多くの人々が半導体製造装置の内部全体を加熱しようとしている点です。これは明らかな無駄遣いです。
さらに悪いことに、これは安全上のリスクも伴います。通常の対流式加熱器や「全体を加熱する」タイプのヒーターを使うと、装置の壁がエネルギーを吸収してしまいます。その結果、壁が高温になり、作業員が火傷する危険があります。さらに、装置が壊れないようにするために、莫大な費用をかけて冷却システムを設置する必要があります。
コツは、空気を加熱するのではなく、対象物を直接加熱することです。
だからこそ、私たちは短波赤外線ランプを使用します。これはまるで懐中電灯のようなものですが、熱を発するという点が違います。部屋全体を温める代わりに、赤外線エネルギーは一直線に進みます。空気や壁には関係なく、基板上に当たった瞬間にのみ熱を伝えます。つまり、熱を必要な場所にだけ集中させるわけです。
適切な温度制御には少しの技術が必要です。私たちは短波赤外線を使用します。なぜなら、長波赤外線よりも表面に深く浸透し、反応速度も速いからです。数秒で目標の温度に到達できます。本当に速いです。
通常、これらのランプは集中的に配置されます。角度や距離を調整することで、熱をセンサーワイヤ上に正確に当てることができます。その結果、周囲のチassisに触っても冷たく感じられます。
ただし、高ワット数のランプを使用すると、熱が跳ね返ることがあります。それを防ぐために、チェンバーの壁に低放射率コーティングを施します。これにより、壁が鏡のように機能し、余分な赤外線を再びワークピースに反射させます。
しかし、完璧というわけではありません。何らかのトレードオフがあります。
加熱が非常に方向性があるため、急激な温度勾配が生じます。もしランプの位置が少しでもずれたり、電力が変動したりすると、センサーを破壊するほどの「ホットスポット」が発生します。
それを防ぐためには、単に設定して放置するだけでは不十分です。フィードバック制御機能付きのPIDコントローラーや、即座に反応する温度計が必要です。そうしないと、基板が焼損する危険があります。
最後に、電源系統も確認してください。クォーツ・ハロゲン要素は、点灯した瞬間に大きな電流が流れます。配線がその負荷に耐えられるか確認してください。