Giảm lượng khí thải carbon trong các nhà máy sản xuất bán dẫn: Tại sao phương pháp sưởi ấm bằng tia hồng ngoại lại hiệu quả?
Nếu chúng ta thực sự muốn đạt được mục tiêu trung hòa khí carbon trong các nhà máy sản xuất bán dẫn, chúng ta cần ngừng lãng phí năng lượng. Hãy nghĩ về những lò sưởi truyền thống hoặc bộ sưởi điện thông thường – chúng thực chất chỉ là những thiết bị sưởi ấm toàn bộ căn phòng. Chúng làm tỏa nhiệt ra khắp nơi, khiến hệ thống điều hòa không khí phải hoạt động liên tục để giữ cho môi trường sản xuất không trở thành một “phòng xông hơi”. Đó là một vòng luẩn quẩn không có hồi kết.
Chúng ta có thể giải quyết vấn đề này bằng cách chuyển sang phương pháp sưởi ấm bằng tia hồng ngoại. Thay vì sưởi ấm không khí, chúng ta tập trung năng lượng vào chính tấm wafer.
Ngừng việc sưởi ấm không khí
Điểm đặc biệt của đèn tia hồng ngoại là chúng sử dụng sóng điện từ. Chúng không làm nóng các bức tường trong buồng sản xuất hay không khí xung quanh. Năng lượng được truyền trực tiếp vào tấm wafer. Quá trình sưởi ấm diễn ra rất nhanh. Thời gian cần thiết để sưởi ấm giảm từ vài phút xuống còn vài giây. Khi thời gian sưởi ấm giảm, chi phí năng lượng tiêu thụ cho mỗi lô sản phẩm cũng giảm đáng kể.
Vấn đề liên quan đến áp lực nhiệt
Vì đèn tia hồng ngoại có công suất cao, nên chúng không cần diện tích lớn để hoạt động. Chúng ta có thể loại bỏ những bộ sưởi cồng kềnh và sử dụng đèn có điểm tập trung năng lượng chính xác. Phản ứng nhiệt diễn ra gần như tức thì. Điều này rất hữu ích trong những quy trình yêu cầu độ chính xác cao, nơi mà mọi giây đều rất quan trọng.
Tuy nhiên, chúng ta cần chú ý đến mật độ năng lượng. Nếu tăng công suất quá mức để đẩy nhanh quá trình sưởi ấm, chúng ta sẽ gặp phải tình trạng có những điểm quá nóng trên tấm wafer. Đó là lý do tại sao chúng ta cần điều chỉnh các bộ điều khiển PID sao cho phù hợp với đặc tính phát nhiệt của vật liệu, nhằm tránh việc vượt quá nhiệt độ mong muốn.
Áp dụng phương pháp này trong thực tế
Không ai muốn sử dụng một hệ thống khó bảo trì. Đó là lý do tại sao chúng ta thiết kế các thiết bị này sao cho có thể thay thế nhanh chóng. Chúng ta sử dụng vỏ bọc bằng thạch anh và các đầu nối tiêu chuẩn. Khi đèn hỏng, chúng ta chỉ cần thay thế nó bằng đèn mới. Không cần phải mất hàng giờ để điều chỉnh toàn bộ hệ thống.
Thành thật mà nói, tia hồng ngoại không phải là giải pháp tuyệt vời cho mọi quy trình sản xuất. Chúng ta cần xem xét lại cấu trúc của buồng sản xuất. Nếu các linh kiện có hình dạng kỳ lạ, chúng ta sẽ gặp phải tình trạng một số vùng không được sưởi ấm đầy đủ. Chúng ta cần sáng tạo trong cách sắp xếp các đèn sao cho toàn bộ bề mặt được sưởi ấm đều.