تمیز کردن کارخانههای تولید نیمههادی: چرا به استفاده از حرارت مادون قرمز روی آوردهایم؟
اگر میخواهید میزان کربن تولید شده در کارخانههای تولید نیمههادی را کاهش دهید، باید از استفاده از گرمکنهای مقاومتی قدیمی دست بردارید. این گرمکنها اصلاً کارایی لازم را ندارند. ما شروع به استفاده از گرمکنهای مادون قرمز کردهایم؛ زیرا این روش به ما اجازه میدهد تا فقط بخشهایی از ویفر که واقعاً نیاز به گرما دارند، گرم شوند، و انرژی بیشتری صرف گرم کردن کل اتاق نشود.
این تغییر ساده است، اما تأثیر زیادی بر میزان انرژی مصرفی برای هر ویفر دارد.
فیزیک پشت عدم هدررفت انرژی
مشکل گرمکنهای مقاومتی این است که آنها بخش زیادی از انرژی خود را صرف گرم کردن هوا و دیوارههای اتاق میکنند؛ این کار اتلاف انرژی است.
لامپهای مادون قرمز متفاوت هستند؛ آنها از تابش برای انتقال انرژی مستقیماً به سطح ماده استفاده میکنند. با تنظیم طول موج، گرما دقیقاً به جای مناسب خود میرسد.
نتیجه چیست؟ سرعت فرآیند تولید افزایش مییابد و هزینه برق کاهش مییابد. این روش کاملاً منطقی است.
جزئیات سختافزاری
برای این منظور از لولههای کوارتز-هالوژن استفاده میکنیم. در داخل لوله، گاز هالوژن به طور مداوم در حال گردش است؛ این کار مانع از تبخیر رشتههای الکتریکی میشود. این روش باعث میشود لامپها مدت زمان بیشتری کار کنند. علاوه بر این، میتوانیم توان زیادی را در فضای کوچکی قرار دهیم؛ بنابراین تجهیزات فضای زیادی را اشغال نمیکنند.
اما نمیتوانیم این لامپها را به سادگی وصل کنیم؛ برای اتصال آنها به سیستمهای کارخانه، نیاز به دقت زیادی وجود دارد. ما از کانکتورهای استاندارد استفاده میکنیم تا همه چیز در جای خود باقی بماند و اختلالات ناشی از تغییر ولتاژ، فرآیند تولید را مختل نکند.
همچنین، اگر قصد جایگزینی گرمکنهای قدیمی با لامپهای مادون قرمز را دارید، حتماً منبع تغذیه خود را بررسی کنید. این لامپها مقدار زیادی جریان الکتریکی مصرف میکنند؛ اگر سیستمهای الکتریکی شما برای مقابله با این جریان آماده نباشند، مشکلات زیادی پیش خواهد آمد.
معایب و مزایا
لامپهای مادون قرمز سریع هستند و دقت بالایی دارند؛ اما در عین حال، شدت گرمای تولید شده نیز بالاست.
از آنجایی که گرما در نقاط مشخصی تولید میشود، میتواند به تجهیزات اطراف آسیب برساند. بنابراین باید تعادل مناسبی بین شدت گرما و سیستمهای خنککننده برقرار کنید. در غیر این صورت، ممکن است ویفر دچار تغییر شکل شود یا خود تجهیزات آسیب ببینند.
این یک تعادل دشوار است، اما ارزشش را دارد. با کاهش اتلاف انرژی، «سبز شدن» دیگر فقط یک شعار شرکتی نخواهد بود، بلکه به واقع منجر به کاهش مصرف انرژی خواهد شد.