
停止为整个房间加热:更智能的真空室加热方式
如果想要减少在半成品加工过程中的碳排放,那就不要再依赖那些效率低下的电阻式加热器了。它们实在浪费能源。
我们找到了更好的方法:与真空环境相适配的红外加热系统。与其试图让整个真空室都变热——这无疑是一种巨大的能源浪费——不如将热量直接传递到需要加热的物体上,比如晶圆或基底。这样不仅可以节省能源,还能更快地将物体加热到所需温度。
真空环境中的热传递问题
在真空环境中,对流现象根本不存在。因此,我们必须依靠辐射来传递热量。
我们会使用波长较短的红外灯。为什么呢?因为这样可以让能量直接作用于目标物体上,而不是被真空室壁吸收。通过调整光谱输出,我们可以让热量集中在晶圆表面。虽然只是一个小小的调整,但却能大幅降低每轮加工所需的电能消耗。
硬件选择及潜在问题
通常,我们会选择高功率密度的石英灯来用于此类加热系统。由于需要更高的电压,才能让更多的电能通过较细的灯丝传递出去。这样一来,加热器的体积就会变小,不会占用太多空间。
不过,使用时必须小心。如果试图用2000瓦的功率来快速达到目标温度,那么冷却系统就必须能够承受如此高的热量。如果冷却系统无法正常工作,那么灯丝就可能会烧毁,或者安装支架也会变形。这可不是什么好事。
在工厂中实现这一方案
使用红外加热器后,就可以避免传统炉子那种漫长的预热时间。这些灯只需几秒钟就能达到工作温度。这样一来,每块晶圆所消耗的电能也会立刻下降。
将这些设备连接到现有的PLC系统中其实很简单。只要确保电源能够承受初始的电流冲击即可。
对于那些致力于打造“绿色工厂”的工程师来说,关键并不在于更换某个部件,而在于减少需要加热的物体的热量总量。减少需要加热的质量,就能减少空气中的碳排放。就这么简单。