फैब्रिकेशन प्रक्रिया में कार्बन उत्सर्जन को कम करना: आईआर हीटिंग क्यों कारगर है?
यदि हम सेमीकंडक्टर फैब्रिकेशन प्रक्रियाओं में कार्बन न्यूट्रलिटी हासिल करना चाहते हैं, तो हमें ऊर्जा की बर्बादी रोकनी होगी।
पुराने तरह के कन्वेक्शन ओवन एवं रेजिस्टिव हीटरों के बारे में सोचिए… वे वास्तव में पूरे कमरे को गर्म करने वाले उपकरण हैं। ऐसे उपकरणों से ऊर्जा हर जगह फैल जाती है; इस कारण HVAC सिस्टम को लगातार काम करना पड़ता है, ताकि क्लीनरूम गर्म न हो जाए। यह एक दुष्चक्र है।
इस समस्या का समाधान आईआर हीटिंग का उपयोग करके ही संभव है। ऐसे उपकरण हवा को गर्म करने के बजाय सीधे वेफर/सब्सट्रेट को गर्म करते हैं।
हवा को गर्म करना बंद करें…
आईआर लैंपों की खूबी यह है कि वे विद्युत-चुंबकीय तरंगों का उपयोग करते हैं… वे कमरे की दीवारों या आसपास की हवा को गर्म नहीं करते। ऊर्जा सीधे वेफर/सब्सट्रेट में ही जाती है।
यह प्रक्रिया बहुत तेज है… वेफर को गर्म करने में लगने वाला समय मिनटों से घटकर सेकंडों में ही हो जाता है। ऐसे में प्रति वेफर पर खर्च होने वाली ऊर्जा की मात्रा भी काफी कम हो जाती है।
थर्मल लोड के बारे में…
चूँकि शॉर्टवेव आईआर लैंप बहुत अधिक ऊर्जा उत्पन्न करते हैं, इसलिए इनके लिए बड़े आकार के हीटिंग उपकरणों की आवश्यकता नहीं है… ऐसे में आप बड़े आकार के हीटिंग उपकरणों के बजाय छोटे आकार के लैंपों का ही उपयोग कर सकते हैं… ऐसे में थर्मल प्रतिक्रिया तुरंत ही हो जाती है।
यह उन उच्च-सटीकता वाली प्रक्रियाओं के लिए बेहतरीन है… जहाँ हर सेकंड महत्वपूर्ण है।
लेकिन… पावर डेनसिटी का ध्यान रखना आवश्यक है…
यदि आप चीजों को तेजी से गर्म करने हेतु वॉटेज को बढ़ा देंगे, तो वेफर पर गर्म बिंदु बन जाएंगे… ऐसे में आपको अपने PID कंट्रोलरों को अपनी सामग्री की विशिष्ट विकिरण क्षमता के अनुसार ही सेट करना होगा… ताकि तापमान नियंत्रित रहे।
वास्तविक दुनिया में इसका उपयोग…
कोई भी ऐसी प्रणाली नहीं चाहता, जिसका रखरखाव करना मुश्किल हो… इसीलिए हम ऐसी प्रणालियाँ ऐसी ही बनाते हैं… जिन्हें आसानी से बदला जा सके… हम क्वार्ट्ज एन्वेलप एवं मानक कनेक्टरों का ही उपयोग करते हैं… जब कोई लैंप खराब हो जाता है, तो आप उसे आसानी से बदल सकते हैं… पूरी प्रणाली को पुनः कैलिब्रेट करने की कोई आवश्यकता नहीं है।
सच तो यह है कि… आईआर हीटिंग हर प्रक्रिया के लिए उपयुक्त नहीं है…
आपको अपनी चैंबर की ज्यामिति पर भी ध्यान देना होगा… यदि आपके उत्पादों का आकार अजीब है, तो कुछ हिस्सों में गर्मी ही नहीं पहुँचेगी… ऐसे में आपको अपने लैंपों की व्यवस्था ऐसी ही करनी होगी, ताकि पूरी सतह पर समान रूप से गर्मी पहुँच सके।