کاهش میزان کربن در فرآیند تولید ویفرها با استفاده از گرمایش دقیق با امواج مادون قرمز
اگر تجربهای در زمینه تولید نیمههادی داشتهاید، میدانید که دقت حرارتی بسیار مهم است. مدتهاست که برای رسیدن به دمای مناسب برای فرآیندهای تولید، از فرهای مقاومتی بزرگ استفاده میکنیم؛ اما باید صادق باشیم که این فرها مصرف انرژی زیادی دارند. اگر واقعاً میخواهیم به خنثی شدن میزان کربن دست پیدا کنیم، باید از هدر رفتن انرژی جلوگیری کنیم.
در اینجاست که لامپهای گرمایشی مادون قرمز نقش مهمی ایفا میکنند.
فیزیک پشت این روش
فرآیند کارکرد یک فر سنتی را در نظر بگیرید؛ این فر، هوا را گرم میکند، سپس فضای داخل فر را گرم کرده و در نهایت ویفر را گرم میکند. این روش کارایی پایینی دارد. اما روش گرمایش با امواج مادون قرمز متفاوت است؛ این روش از تابش برای گرم کردن مستقیم سطح ویفر استفاده میکند.
با هدف قرار دادن ویفر و نادیده گرفتن دیوارههای فر، نه تنها زمان کمتری صرف میشود، بلکه میزان انرژی مصرفی نیز کاهش مییابد. اینجاست که میزان کربن تولیدی کاهش مییابد. این روش کاملاً منطقی است.
نقش بازخوردهای سیستم
البته، یک لامپ به تنهایی راهحل جادوئی نیست؛ کارایی آن بستگی به سیستم کنترلی دارد. ما از سنسورهای دقیق مادون قرمز برای پایش دمای سطح ویفر در زمان واقعی استفاده میکنیم. این سنسورها با کنترلکننده PID در ارتباط هستند و میزان توان تولیدی را تنظیم میکنند. اگر ویفر سریعتر از حد مورد انتظار به دمای مورد نظر برسد، سیستم بلافاصله توان تولیدی را کاهش میدهد. هیچ اتلاف انرژیای رخ نمیدهد.
مزایا و معایب
لامپهای مادون قرمز با توان بالا، گرمای زیادی تولید میکنند؛ این امر باعث میشود زمان لازم برای رسیدن به دمای مورد نظر بسیار کوتاه شود. اما این روش معایبی نیز دارد؛ گرمای زیاد، فشار زیادی بر بدنه لامپ وارد میکند. بنابراین باید فنهای خنککننده و سیستمهای خنککننده را به درستی تنظیم کرد. اگر از سیستمهای خنککننده مناسب استفاده نکنید، لامپها زودتر خراب خواهند شد یا سنسورها دچار اختلال خواهند شد. این یک تعادل دشوار است.
تأثیر این روش بر «کارخانههای سبز»
وقتی از روشهای گرمایشی سنتی استفاده نکنیم، میزان انرژی مصرفی کاهش مییابد. وقتی فقط محصول را گرم کنیم و نه کل اتاق، اوضاع متفاوت خواهد بود.
بهترین بخش این روش این است که برای اکثر سیستمهای گرمایشی موجود، این روش جایگزین بسیار مناسبی است. تنها کافی است که سیستمهای تغذیه برق بتوانند بارهای ناشی از تغییرات توان را تحمل کنند؛ در این صورت میتوانیم از این روش استفاده کنیم، بدون اینکه کل سیستم تولید را از هم ببازیم.