کاهش انتشار کربن در کارخانههای تولید نیمههادی: چرا استفاده از حرارت مادون قرمز واقعاً مؤثر است؟
کارخانههای تولید نیمههادی اکنون برای دستیابی به اهداف خود در زمینه کاهش انتشار کربن، تحت فشار هستند. اما اگر به فرآیند خشک کردن ویفرها نگاه کنیم، متوجه میشویم که بخش عمدهای از انرژی در این مرحله هدر میرود.
من همیشه این صحنه را میبینم؛ کارخانهها هنوز از اجاقهای قدیمی یا سیستمهای گرمایشی قدیمی استفاده میکنند. این روش ناکارآمد است؛ شما در واقع پول زیادی را صرف گرم کردن کل محیط اطراف ویفرها میکنید، در حالی که تنها چیزی که برای شما اهمیت دارد، خود ویفرها هستند.
نقش بازرسیهای مربوط به استفاده از حرارت مادون قرمز
وقتی که وارد کارخانه میشوم تا فرآیند خشک کردن ویفرها را بررسی کنم، اولین چیزی که به آن توجه میکنم، «تأخیر حرارتی» است.
فرآیند حرارتدهی از طریق روش همرفت بسیار آهسته است؛ ابتدا باید هوا گرم شود، سپس هوا ویفرها را گرم کند. این فرآیند زمانبر است. اما حرارت مادون قرمز از این مرحله عبور میکند و انرژی را مستقیماً به سطح ویفرها منتقل میکند.
با استفاده از حرارت مادون قرمز، دیگر نیازی نیست انرژی زیادی را صرف گرم کردن دیوارههای ماشین و هوای اطراف آن کنیم. میزان انرژی مصرفی برای هر ویفر کاهش مییابد. خیلی ساده است.
چگونه تنظیمات صحیحی انجام دهیم (و کجاها مشکلات پیش میآید)
البته، نمیتوانیم فقط یک بخشنده حرارتی جدید را جایگزین کنیم و کار تمام شود؛ این کار آنقدر ساده نیست.
برای کاهش انتشار کربن، باید طول موج حرارت مادون قرمز را با ویژگیهای ویفرها هماهنگ کنیم. اگر منبع حرارت مادون قرمز با طول موج مناسبی تنظیم نشود، در واقع انرژی بیهوده هدر میرود.
ما معمولاً از لامپهای کوارتز با چگالی بالا استفاده میکنیم؛ چرا؟ چون این لامپها سریع گرم میشوند و سریع هم سرد میشوند. در نتیجه، دیگر نیازی نیست که بخشندههای حرارتی به صورت مداوم کار کنند.
اما مشکل اینجاست که حرارت مادون قرمز با شدت بالا، میتواند بسیار گرم شود؛ بهویژه در انتهای لامپها. اگر از فنهای خنککننده یا سیستمهای آبی مناسب استفاده نکنیم، ممکن است براکتهای نصب لامپها آسیب ببینند یا کانکتورها خراب شوند. این مشکلاتی هستند که نمیخواهیم با آنها روبرو شویم.
تأثیر این روش بر شاخصهای زیستمحیطی
وقتی که از روش همرفت به جای حرارت مادون قرمز استفاده میکنیم، اعداد مربوط به مصرف انرژی بهتر میشوند.
شما کیلوواتساعت کمتری برای خشک کردن ویفرها مصرف میکنید؛ همچنین، فضای لازم برای نصب تجهیزات خشککن نیز کمتر میشود. و از آنجایی که بخشندههای حرارتی برای مدت کوتاهی کار میکنند، میزان انرژی مصرفی از شبکه برق نیز کمتر میشود؛ این امر باعث کاهش انتشار گاز CO2 میشود.
ویفرها نیز سریعتر از خط تولید عبور میکنند، و شاخصهای مربوط به انتشار کربن نیز دقیقتر خواهد بود. این یک راهحل بسیار خوب است.