کاهش دیاکسید کربن در فرآیند تولید تراشهها: چرا استفاده از گرمایش مادون قرمز در شرایط خلأ راه حل مناسبی است؟
تولید نیمههادیها کاری نیازمند دقت بالاست؛ برای این کار، به دماهای دقیق نیاز است، و هرگونه وجود هوا یا گرد و غبار در اطراف ویفرها میتواند مشکلاتی ایجاد کند. برای مدت طولانی، از فرهای مقاومتی بزرگ استفاده میشد؛ اما این فرها در واقع فرهای بزرگی هستند که تمام محیط اطراف را گرم میکنند تا یک ویفر را گرم کنند. این کار باعث هدررفت انرژی میشود.
در اینجاست که گرمایشکنندههای مادون قرمز سازگار با شرایط خلأ میتوانند کمک کنند. این سیستمها به جای گرم کردن هوا (که در خلأ وجود ندارد)، انرژی را مستقیماً به سمت ویفر ارسال میکنند. این روش، روشی بهتر و کارآمدتر برای گرم کردن ویفرها است.
نحوه عملکرد این سیستمها در شرایط خلأ
در شرایط خلأ، نمیتوان از هوا برای انتقال حرارت استفاده کرد؛ پس باید کاملاً به تابش حرارتی تکیه کرد. ما از لامپهایی با چگالی انرژی بالا استفاده میکنیم تا ویفر به سرعت به دمای مورد نظر برسد. این کار باعث میشود که ماشین کمتر در حالت استراحت باشد؛ در نتیجه، هزینه برق و همچنین میزان دیاکسید کربن تولید شده کاهش مییابد.
علاوه بر این، از آنجایی که حرارت مستقیماً به سمت ویفر ارسال میشود، نیازی به استفاده از لایههای عایق بزرگ نیست؛ در نتیجه، اندازه کل تجهیزات کوچکتر میشود.
جزئیات مهم: مواد و گازهای تولید شده
نمیتوان از هر مادهای برای ساخت این تجهیزات استفاده کرد؛ اگر از پلاستیکهای معمولی یا چسبهای ارزانقیمت استفاده کنیم، این مواد در شرایط خلأ گاز تولید خواهند کرد؛ این گازها میتوانند ویفرها را خراب کنند. بنابراین، باید از کوارتز با خلوص بالا و فیلامنتهای تخصصی استفاده کرد. همچنین، از اتصالات سرامیکی-فلزی و مهرهای مخصوص خلأ برای جلوگیری از نشت هوا استفاده میشود.
همچنین، نور تولید شده توسط لامپها نیز مهم است؛ ما اغلب کوارتز را پوشانده تا طیف تابشی آن تغییر کند. موجهای کوتاه مادون قرمز به عمق مواد نفوذ میکنند، در حالی که موجهای بلند فقط به سطح مواد برخورد میکنند. اگر طول موج نور با آنچه ویفر میتواند جذب کند، مطابقت نداشته باشد، حرارت صرفاً از روی ویفر بازتاب میشود و هدر میرود.
مشکلات مربوط به خنکسازی
چگالی انرژی بالا، مزیت و همزمان معایبی نیز دارد. در حالی که ویفر به سرعت گرم میشود، بدنه لامپ و قطعات الکترونیکی نیز تحت فشار قرار میگیرند. اگر سیستم خنککننده مناسبی نداشته باشیم، لامپها خراب خواهند شد. این مشکلی است که نمیخواهیم با آن روبرو شویم.
توصیه من این است که به میزان جریان الکتریکی دقت کنید؛ اگر متوجه تغییراتی در جریان شدید، این میتواند نشانهای از ضعف فیلامنت یا نشت هوا باشد. اگر این مشکلات را زود تشخیص دهید، میتوانید از توقفهای غیرضروری جلوگیری کنید.