کاهش مصرف انرژی در فرآیندهای نیمههادی: حقیقت درباره استفاده از گرمایش مادون قرمز
اگر واقعاً میخواهیم به اهداف بیاثرسازی کربن در کارخانههای نیمههادی دست پیدا کنیم، باید از هدر رفتن انرژی در مرحله گرم کردن جلوگیری کنیم. برای مدت طولانی، همه از گرمکنهای مقاومتی استفاده میکردند؛ اما این گرمکنها کارایی لازم را ندارند.
ما به جای آنها، از لامپهای مادون قرمز استفاده میکنیم. این لامپها، به جای گرم کردن کل محفظه خلأ، حرارت را مستقیماً به سمت ویفر هدایت میکنند؛ این روش، روشی ساده و کارآمد است.
نحوه عملکرد در خلأ
در خلأ، قوانین فیزیک تغییر میکند؛ زیرا جریان هوا وجود ندارد. در این شرایط، تنها روش گرمایش، تابش است.
ما لامپهای مادون قرمز خود را طوری طراحی کردهایم که تابشات کوتاهموج تولید کنند؛ این تابشات مستقیماً به ماده مورد نظر میرسند، بدون اینکه انرژی اضافی برای گرم کردن دیوارههای محفظه یا گازهای موجود در آن صرف شود. این روش، کل فرآیند را کارآمدتر میکند.
اما یک مشکل وجود دارد: از آنجایی که هوایی برای انتقال حرارت وجود ندارد، سطح لامپ به سرعت گرم میشود. برای حفظ تمیزی، از غلافهای کوارتز با خلوص بالا استفاده میکنیم؛ اگر از کوارتز ارزانقیمت استفاده کنیم، گازهای سمی تولید خواهد شد و این امر باعث آلوده شدن سیلیکون خواهد شد.
همچنین، باید در مورد میزان توان لامپها نیز بسیار مراقب باشیم؛ بدون هوایی برای خنک کردن، ویفر نمیتواند گرمای اضافی را دفع کند. اگر میزان توان لامپ بیش از حد باشد، سطح ویفر خراب خواهد شد.
صرفهجویی در انرژی و فضا
بزرگترین مزیت استفاده از لامپهای مادون قرمز، کاهش زمان لازم برای رسیدن به دمای مورد نظر است. گرمکنهای مقاومتی، زمان زیادی برای گرم شدن نیاز دارند؛ اما لامپهای مادون قرمز، در عرض چند ثانیه به دمای مورد نظر میرسند. این امر باعث میشود که زمان کمتری برای انتظار صرف شود و زمان بیشتری برای فرآیند تولید صرف شود.
علاوه بر این، این لامپها دارای توان زیادی هستند، اما فضای کمی را اشغال میکنند؛ این امر باعث میشود که بتوانیم فضای بیشتری برای سایر ابزارهای مورد نیاز در اتاقهای تمیز داشته باشیم.
معایب
باید بدانیم که استفاده از لامپهای مادون قرمز، راهحل جادویی نیست؛ این لامپها، فشار زیادی بر سیستمهای سیمکشی و منابع تغذیه وارد میکنند.
وقتی که میزان توان زیادی به یک محفظه خلأ وارد میشود، سیستمهای خنککننده بیرونی باید عالی باشند؛ اگر سیستم خنککننده اشتباه کند، لامپ بلافاصله خراب خواهد شد؛ زیرا جایی برای دفع حرارت وجود ندارد.