کاهش میزان کربن در کارخانههای تولید نیمههادی: چرا استفاده از گرمایش مادون قرمز در شرایط خلأ مؤثر است
تولید نیمههادیها نیازمند تعادل دقیقی است؛ یعنی نیاز به حرارت بالا وجود دارد، اما این حرارت باید در شرایط خلأ تولید شود تا ویفرها آسیب نبینند. برای مدت طولانی، از روش گرمایش مقاومتی استفاده میشده است؛ اما باید صادقانه بگوییم که این روش کند عمل میکند. انرژی زیادی صرف رسیدن به دمای مناسب میشود، و بخش زیادی از این انرژی نیز هدر میرود.
در اینجاست که گرمایشکنندههای مادون قرمز سازگار با شرایط خلأ وارد عمل میشوند. به جای گرم کردن کل فضای اتاق، گرما مستقیماً به سمت ویفرها ارسال میشود. این روش بسیار کارآمدتر است.
فیزیک پشت این روش در واقع بسیار ساده است.
در شرایط خلأ، نمیتوان از روش انتقال حرارت از طریق جریان هوا استفاده کرد؛ بنابراین از روش تابش برای انتقال انرژی استفاده میشود. سیستمهای مادون قرمز ما از تابش موج کوتاه برای انتقال انرژی به ویفرها استفاده میکنند. دیگر نیازی نیست کل دیوارههای اتاق را گرم کنیم تا ویفرها به دمای مناسب برسند. کاهش انرژی هدررفته، منجر به کاهش میزان کربن تولید شده در کارخانه میشود.
و سرعت؟ این روش واقعاً فوقالعاده است. با استفاده از لامپهای مادون قرمز، میتوان دما را در عرض چند ثانیه تغییر داد؛ نه دقیقهها. این روش باعث کاهش زمان انتظار میشود.
علاوه بر این، ما این لامپها را برای طول موجهای خاصی تنظیم میکنیم؛ تا انرژی واقعاً در سیلیکون یا نیمههادیها جذب شود، نه اینکه فقط از سطح دیوارههای اتاق منعکس شود.
اما یک مشکل وجود دارد.
وقتی که میزان حرارت بسیار بالا باشد، شرایط دشوار میشود. این روش برای تولید تعداد بیشتری ویفر مناسب است، اما فشار زیادی بر سیستمهای خنککننده وارد میکند. اگر بخواهیم اهداف مربوط به استفاده از انرژی سبز را محقق کنیم، باید مطمئن شویم که سیستمهای خنککننده قادر به مقابله با این فشار باشند. در غیر این صورت، لامپها خیلی سریع خراب خواهند شد.
در نهایت، ساخت یک کارخانه سبز، مستلزم استفاده از روشهای کارآمد برای انتقال انرژی است؛ یعنی جایگزینی روشهای سنتی با روشهای مبتنی بر تابش مستقیم. این کار باعث کاهش مصرف انرژی و کاهش میزان کربن تولید شده در کارخانه میشود.