کاهش انتشار کربن در کارخانههای تولید نیمههادی: چرا استفاده از حرارت مادون قرمز در شرایط خلأ مؤثر است؟
بیایید درباره «بودجه انرژی» صحبت کنیم. در کارخانههای تولید نیمههادی، این موضوع بسیار مهم است. اما اگر همچنان از روشهای سنتی گرمایشی استفاده کنید، در واقع برای گرم کردن کل محفظه، پول زیادی خرج میکنید تا بتوانید یک ویفر را به دمای مناسب برسانید. این کار باعث هدررفت انرژی زیادی میشود؛ و این همان دلیل اصلی افزایش پایه کربنی کارخانههاست.
ما راه بهتری پیدا کردهایم: استفاده از گرمکنهای مادون قرمز سازگار با شرایط خلأ. در این روش، به جای گرم کردن کل محفظه، گرما مستقیماً به سمت ویفر هدایت میشود.
منطق پشت این روش چیست؟
وقتی در شرایط خلأ کار میکنید، هیچ عاملی برای گرم کردن محفظه وجود ندارد؛ فقط تابش و انتقال حرارت وجود دارد. ما از لامپهای تابش کوتاهموج استفاده میکنیم؛ این لامپها بدون توقف، مستقیماً به سمت سطح ویفر حرارت میفرستند. این روش، روشی بسیار بهتر است؛ زیرا انرژی دقیقاً به جایی میرود که نیاز به آن وجود دارد. در نتیجه، زمان لازم برای رسیدن به دمای مورد نظر به طور قابل توجهی کاهش مییابد.
چرخههای کاری سریعتر؛ مصرف انرژی کمتر. ساده است!
لامپهای عادی مناسب نیستند
نمیتوانید هر لامپی را در این کارخانه استفاده کنید؛ این کار منجر به فاجعه خواهد شد. ما از لامپهای کوارتز با خلوص بالا استفاده میکنیم؛ زیرا وجود آلایندهها میتواند مشکلات زیادی ایجاد کند. حتی یک نشت کوچک از لامپهای ارزانقیمت میتواند ویفر را خراب کند. همچنین، از کنترلکنندههای PID برای جلوگیری از فراتر رفتن از دمای مورد نظر استفاده میکنیم. یک نکته مهم این است که اگر میزان توان لامپ را بدون استفاده از سیستم خنککننگ مناسب افزایش دهید، فیلامنتهای لامپ خیلی سریع خراب خواهند شد.
تعادل بین سرعت و استقامت ساختاری
بهترین چیز این است که از «اثرات جرم حرارتی» جلوگیری شود؛ یعنی دیگر نیازی نیست منتظر گرم شدن یک تکه فلز بزرگ باشیم. این کار باعث میشود کارخانه کارایی بیشتری داشته باشد و پایه کربنی آن کاهش یابد.
اما نکته مهم این است که باید مراقب چگالی انرژی باشیم. اگر میزان توان لامپ را خیلی سریع افزایش دهیم، تفاوت دمایی بیش از حد خواهد شد؛ این امر باعث تغییر شکل ویفر میشود. بنابراین باید فاصله بین لامپها و میزان توان آنها را به درستی تنظیم کنیم تا سطح ویفر صاف بماند.
این یک تعادل بین سرعت کار و حفظ ساختار استوار ویفر است. اگر این تعادل را برقرار کنیم، سیستمی خواهیم داشت که هم سریع، هم سبز و هم قابل اعتماد است.