کاهش انتشار کربن در اتاقهای تمیز: چرا استفاده از گرمایش مادون قرمز در شرایط خلأ مؤثر است
باید صادق باشیم: تولید نیمههادیها نیازمند مقدار زیادی انرژی است. برای جلوگیری از اکسیداسیون یا آلودگی، مجبوریم در شرایط خلأ کار کنیم؛ این امر کنترل دما را بسیار دشوار میکند.
بیشتر مردم از روش گرمایش مقاومتی استفاده میکنند. مشکل اینجاست که برای رساندن دمای ویفر به میزان مورد نیاز، مجبوریم کل اتاق را گرم کنیم. این کار مانند روشن کردن تمام هیترهای خانه فقط برای گرم کردن یک تکه پیتزاست؛ یعنی هدررفت انرژی.
ما روش متفاوتی داریم؛ از لامپهای مادون قرمزی استفاده میکنیم که مستقیماً بر روی ویفر تأثیر میگذارند. در این روش، هیچ انرژی اضافی هدر نمیرود، هوای اطراف نیز گرم نمیشود؛ در نتیجه، حجم کربن تولید شده در اتاق تمیز نیز کاهش مییابد.
فیزیک پشت این روش
در شرایط خلأ، جریان گرمایی وجود ندارد؛ یعنی گرما به سادگی در هوا پخش نمیشود. ما کاملاً به تابش و انتقال حرارت متکی هستیم.
ما از تابش موجکوتاه استفاده میکنیم؛ زیرا این تابش واقعاً وارد ماده میشود، نه اینکه فقط از سطح آن منعکس شود. این روش بسیار سریع است.
از آنجایی که دمای لازم برای فرآیند تولید خیلی سریع دستیابی میشود، دستگاهها مجبور نیستند با توان بالا کار کنند. در نتیجه، مصرف انرژی برای هر ویفر کاهش مییابد.
مشکلات مهندسی
نکته مهم اینجاست که لامپهای معمولی گازهایی را آزاد میکنند؛ در محیطهای خلأ، این موضوع مشکلات زیادی ایجاد میکند. حتی کمترین نشتی در سیستم، باعث از بین رفتن کیفیت محصول میشود.
برای جلوگیری از این مشکل، از غلافها و سیلهای کوارتزی با خلوص بالا استفاده میکنیم.
اما باید مراقب تراکم انرژی نیز باشیم؛ زیرا در شرایط خلأ، هیچ هوایی برای انتقال گرما وجود ندارد. اگر سیستم خنککننده کافی نباشد، لامپها خیلی سریع از کار خواهند افتاد. این مشکل قابل حل است؛ اما تفاوت آن، بین سیستمی است که میتواند مدت طولانی کار کند و سیستمی که هر چند هفته یک بار از کار میافتد.
تحقق اهداف «تولید سبز»
استفاده از روش گرمایش مادون قرمز به جای گرمایش عمومی، به ما کمک میکند تا با مشکلات مربوط به انتقال حرارت کمتری روبرو شویم. این روش باعث میشود که دستیابی به اهداف «کارخانه سبز» آسانتر شود؛ زیرا مصرف انرژی برای حفظ ثبات دما کاهش مییابد. شما میتوانید سرعت لازم برای کارهای پرسرعت را داشته باشید، بدون اینکه انرژی زیادی هدر رود.
این یک تغییر ساده در سختافزار است؛ هیچ جادویی در کار نیست، فقط فیزیک بهتری وجود دارد.