چرا ما به استفاده از روش گرمایش مادون قرمز برای فرآوری ویفرها روی آوردهایم؟
در حال حاضر، همه درباره خنثیسازی کربن صحبت میکنند؛ در دنیای نیمههادیها، این به این معناست که باید روش گرم کردن اجسام را دوباره در نظر بگیریم. روش قدیمی، یعنی استفاده از کورههای مقاومتی بزرگ، در واقع مانند گرم کردن کل خانه تنها برای گرم کردن یک تکه پیتزا است؛ این کار هدررفت انرژی است.
به همین دلیل، ما به سمت روش گرمایش مادون قرمز روی آوردهایم. به جای گرم کردن کل اتاق، ما گرما را دقیقاً در جایی که لازم است، یعنی روی ویفر، تمرکز میکنیم.
چگونگی انتقال گرما
روش کار به این صورت است: از لامپهای کوارتزی با توان بالا استفاده میکنیم؛ این لامپها تابشهای موج کوتاه را مستقیماً به سمت سطح ویفر ارسال میکنند. این روش بسیار سریع است؛ میتوانیم دما را در عرض چند ثانیه افزایش دهیم. این به این معناست که دستگاه نیازی به مصرف انرژی زیاد ندارد.
اما سرعت، چاقوی دو لبهای است؛ اگر دما را هر میلیثانیه بررسی نکنیم، ممکن است از حد مورد نظر فراتر رویم. در این صنعت، فراتر رفتن از حد مورد نظر به معنای نابود شدن کل محموله ویفرهاست.
برای جلوگیری از این اتفاق، از پیرومترهای بدون تماس استفاده میکنیم؛ این دستگاهها مانند چشمهایی هستند که دائماً سطح ویفر را زیر نظر دارند. اگر حسگرها عمل نکنند، مشکلاتی پیش خواهد آمد.
واقعیتهای پیچیده مربوط به سختافزار
نمیتوانیم فقط یک لامپ را در دستگاه قرار دهیم و کار تمام شده باشد. فاصله بین لامپ و ویفر، یعنی فاصله کانونی، بسیار مهم است؛ اگر این فاصله مناسب نباشد، توزیع گرما مشکلاتی ایجاد خواهد کرد. ما حتی از پوششهای ویژه بر روی لامپها استفاده میکنیم تا طیف دقیقی از نور را به دست آوریم.
همچنین، مشکل گرمایش نیز وجود دارد؛ این لامپها در انتهای خود بسیار گرم میشوند. اگر سیستم خنککننده به درستی طراحی نشده باشد، یا اگر جریان آب برای یک لحظه کاهش یابد، لامپها خراب خواهند شد. این یک تعادل دائمی بین تلاش برای دستیابی به عملکرد بهتر و جلوگیری از ذوب شدن سختافزار است.
دستیابی به اهداف «سبز»
وقتی مردم درباره «کارخانههای سبز» صحبت میکنند، اغلب این حرفها فقط تبلیغاتی به نظر میرسد. اما در اینجا، محاسبات بسیار ساده هستند.
کورههای سنتی، انرژی زیادی مصرف میکنند؛ زیرا باید ساعتها گرم بمانند، حتی زمانی که کاری انجام نمیدهند. سیستمهای مادون قرمز متفاوت هستند؛ آنها تقریباً بلافاصله روشن و خاموش میشوند.
کاهش زمان استراحت دستگاه، به معنای کاهش مصرف انرژی برای هر ویفر است. این یک منطق ساده است: دیگر نیازی نیست هوای اطراف ویفر را گرم کنیم؛ بلکه میتوانیم خود ویفر را گرم کنیم. این کار باعث میشود قطعات سریعتر از خط تولید عبور کنند، و هزینه انرژی نیز کاهش یابد.