کاهش میزان کربن در کارخانههای تولید نیمههادی: چرا استفاده از موجهای مادونقرمز راه حل مناسبی است؟
اگر سعی دارید به اهداف مربوط به بیخارجی کربن در کارخانههای تولید نیمههادی دست یابید، احتمالاً متوجه شدهاید که روشهای قدیمی برای کاهش کربن کافی نیستند. اکثر ما هنوز به روش گرمایش مقاومتی متکی هستیم؛ این روش در واقع فقط باعث گرم شدن هوای اطراف ویفر میشود. این روش، اتلاف انرژی است.
به همین دلیل، ما به سمت استفاده از سیستمهای موجهای مادونقرمز کوتاه فاصله رفتهایم. در این روش، گرما دقیقاً به جایی که لازم است، یعنی روی ویفر، اعمال میشود.
منطق پشت استفاده از گرما
فکر کنید به جای یک فر معمولی، از مایکروویو استفاده کنید؛ نیازی نیست صبر کنید تا کل اتاق گرم شود تا بتوانید کار را شروع کنید. با استفاده از لامپهای مادونقرمز، گرما بلافاصله به هدف میرسد. این امر باعث میشود زمان لازم برای گرم شدن ویفر به طور قابل توجهی کاهش یابد. همچنین، میزان انرژی مصرفی در هر چرخه کاهش مییابد؛ این موضوع برای صرفهجویی در هزینههای انرژی بسیار مهم است. بیشترین تأثیر این روش در مراحل خشک کردن، تثبیت و حرارت دادن ویفر مشاهده میشود.
انتخاب تجهیزات مناسب
در اکثر مواقع، از لولههای کوارتز-هالوژن استفاده میشود. این لولهها در فضای کوچکی، گرمای زیادی تولید میکنند؛ این موضوع در محیطهای پاک، که فضای کمی دارند، بسیار مفید است. معمولاً، این لولهها به مدارهای ولتاژ بالا متصل میشوند تا کابلها نازک بمانند و میزان جریان مصرفی کنترل شود.
برای افزایش کارایی، از بازتابندههای طلا یا آلومینیومی استفاده میکنیم؛ این بازتابندهها گرمای اضافی را دوباره به سمت ویفر بازمیگردانند. بدون آنها، سیستم تهویه مجبور است دو برابر تلاش کند تا گرمای محیطی را کنترل کند؛ این امر کاملاً با هدف صرفهجویی در انرژی در تضاد است.
یک نکته مهم: اگر قصد تعویض لامپهای قدیمی را دارید، حتماً منابع تغذیه لامپها را بررسی کنید. رشتههای هالوژنی، هنگام روشن شدن، جریان زیادی را مصرف میکنند.
مشکل: سرعت در برابر استرس
مشکل اینجاست: موجهای مادونقرمز سریع هستند؛ گاهی اوقات، سریعتر از حد لازم هستند. اگر گرما را مستقیماً روی ویفر اعمال کنید، خطر شوک حرارتی یا تغییر شکل ویفر وجود دارد. این یک تعادل حساس است؛ نمیتوانید فقط میزان واتراژ را افزایش دهید؛ بلکه نیاز به یک سیستم کنترل PID دقیق دارید تا از آسیب به مواد جلوگیری شود.
لامپ تنها نیمی از مشکلات را حل میکند؛ راز واقعی در سیستم کنترل است. اگر سنسورها کند عمل کنند، دمای ویفر ممکن است زودتر از حد لازم بالا برود. به همین دلیل، همیشه توصیه میشود از پیرومترهایی با پاسخگویی سریع استفاده کنید؛ این پیرومترها باعث میشوند همه چیز پایدار و قابل پیشبینی باشد.