Giảm lượng khí carbon trong quy trình sản xuất: Tại sao việc sử dụng đèn hồng ngoại trong môi trường chân không lại hiệu quả?
Việc sản xuất chất bán dẫn đòi hỏi phải có sự cân bằng tuyệt vời giữa các yếu tố khác nhau. Người ta cần nhiệt độ cao, nhưng lại phải duy trì môi trường chân không để tránh làm hỏng các tấm wafer. Trong thời gian dài, chúng ta vẫn sử dụng phương pháp gia nhiệt bằng điện trở. Nhưng thành thật mà nói, phương pháp này rất chậm. Nó tiêu tốn rất nhiều năng lượng chỉ để đưa nhiệt độ lên mức cần thiết, và phần lớn năng lượng đó bị lãng phí.
Đó chính là lý do tại sao chúng ta cần sử dụng đèn hồng ngoại trong môi trường chân không. Thay vì làm nóng toàn bộ căn phòng, chúng ta chỉ cần hướng nhiệt trực tiếp vào tấm wafer. Đó là cách hiệu quả nhất.
Về mặt vật lý, nguyên lý này khá đơn giản. Trong môi trường chân không, chúng ta không thể dựa vào sự truyền nhiệt bằng convection. Do đó, chúng ta phải sử dụng bức xạ để truyền nhiệt. Các hệ thống hồng ngoại của chúng ta sử dụng bức xạ sóng ngắn để truyền nhiệt trực tiếp vào tấm wafer. Bạn không cần phải mất thời gian dài để làm nóng toàn bộ căn phòng chỉ để đạt được nhiệt độ mong muốn. Việc giảm lãng phí năng lượng giúp giảm lượng khí carbon phát sinh trong toàn bộ nhà máy.
Về tốc độ, thì việc sử dụng đèn hồng ngoại thật sự vượt trội. Chỉ trong vài giây, bạn đã có thể điều chỉnh nhiệt độ lên xuống. Không cần mất vài phút như trước. Điều này giúp loại bỏ thời gian chờ đợi khi các đèn vẫn tiếp tục hoạt động để duy trì nhiệt độ cơ bản.
Ngoài ra, chúng ta còn có thể điều chỉnh bước sóng của các đèn này. Nhờ đó, năng lượng sẽ được truyền trực tiếp vào silic hoặc các chất bán dẫn khác, thay vì bị phản xạ và làm nóng các bộ phận khác của máy móc.
Tuy nhiên, vẫn còn một vấn đề. Khi áp dụng mức nhiệt độ cao như vậy, mọi thứ sẽ trở nên rất phức tạp. Điều này rất tốt để xử lý nhiều tấm wafer hơn, nhưng nó cũng tạo ra áp lực lớn lên hệ thống làm mát. Nếu bạn sử dụng các đèn có công suất cao để đạt được mục tiêu năng lượng xanh, bạn cần đảm bảo rằng hệ thống nước làm mát có thể xử lý được lượng nhiệt đó. Nếu không, các đèn sẽ nhanh chóng bị hỏng.
Cuối cùng, việc xây dựng một “nhà máy xanh” không phụ thuộc vào một bộ phận nào đó mà là việc loại bỏ những phương pháp gia nhiệt chậm chạp, kém hiệu quả và chuyển sang sử dụng phương pháp truyền nhiệt trực tiếp. Điều này giúp giảm lãng phí năng lượng và mang lại hiệu quả cao hơn cho toàn bộ nhà máy.