चिप निर्माण में कार्बन कम करना: वैक्यूम-आईआर ही सही विकल्प है
सेमीकंडक्टरों का निर्माण एक अत्यंत सटीक प्रक्रिया है। इसके लिए सटीक तापमान आवश्यक है, और वेफरों पर किसी भी तरह की हवा या धूल का प्रभाव नहीं पड़ना चाहिए। लंबे समय तक हम ऐसे बड़े रेजिस्टिव ओवनों का ही उपयोग करते रहे, लेकिन ये वास्तव में ऐसे ओवन हैं जो पूरे कमरे को गर्म कर देते हैं, ताकि केवल एक ही वेफर गर्म हो सके। यह ऊर्जा की बर्बादी है।
यहीं पर वैक्यूम-अनुकूल इन्फ्रारेड (IR) हीटर उपयोगी साबित होते हैं। ऐसे हीटर, हवा को गर्म करने के बजाय, ऊर्जा को सीधे लक्ष्य तक पहुँचाते हैं। यह एक बहुत ही कुशल तरीका है।
वैक्यूम में यह प्रक्रिया कैसे काम करती है?
वैक्यूम में हवा के माध्यम से ऊष्मा को एक जगह से दूसरी जगह नहीं भेजा जा सकता। इसलिए यहाँ पूरी तरह से विकिरण ही उपयोग में आता है। हम ऐसे हीटरों का उपयोग करते हैं ताकि वेफर जल्दी से लक्ष्य तापमान तक पहुँच सके। ऐसा करने से बिजली की खपत कम हो जाती है, और कार्बन उत्सर्जन भी कम हो जाता है।
इसके अलावा, चूँकि ऊष्मा सीधे ही वेफर तक पहुँचती है, इसलिए भारी इन्सुलेशन आवश्यक नहीं है। इससे उपकरणों का आकार भी कम हो जाता है।
“गंदे” विवरण: सामग्री एवं गैसों का निकास
यहाँ किसी भी सामान्य सामग्री का उपयोग नहीं किया जा सकता। यदि सामान्य प्लास्टिक या सस्ते चिपकने वालों का उपयोग किया जाए, तो वे वैक्यूम में रासायनिक पदार्थों को छोड़ देंगे, जिससे वेफरें खराब हो जाएंगी। इसलिए हम उच्च शुद्धता वाले क्वार्ट्ज एवं विशेष फिलामेंटों का ही उपयोग करते हैं। हम सिरेमिक-टू-मेटल ट्रांजिशन एवं वैक्यूम-योग्य सीलों का उपयोग करते हैं, ताकि सब कुछ हवारहित रहे।
प्रकाश का महत्व
हम अक्सर क्वार्ट्ज पर विशेष परतें लगाते हैं, ताकि विकिरण-स्पेक्ट्रम नियंत्रित रहे। शॉर्टवेव इन्फ्रारेड प्रकाश सामग्री के अंदर तक जाता है, जबकि लॉन्गवेव प्रकाश केवल सतह पर ही पड़ता है। यदि तरंगदैर्घ्य वेफर द्वारा अवशोषित होने वाले तरंगदैर्घ्य के अनुरूप न हो, तो ऊष्मा वेफर पर ही व्यर्थ खर्च हो जाती है।
चुनौती: चीजों को ठंडा रखना
उच्च ऊष्मा-घनत्व एक दुखदायक समस्या है। जब वेफर जल्दी ही गर्म हो जाता है, तो लैंप एवं इलेक्ट्रॉनिक उपकरण भी प्रभावित हो जाते हैं। यदि कूलिंग सिस्टम पर्याप्त न हो, तो लैंपों के छोर जल जाएंगे। यह एक बड़ी समस्या है।
मेरी सलाह है – विद्युत-धारा पर नज़र रखें। यदि धारा में कोई परिवर्तन हो, तो यह एक चेतावनी है कि फिलामेंट पतला हो रहा है, या वैक्यूम-सील टूटने लगा है। ऐसी स्थिति में जल्दी ही कार्रवाई करें, ताकि नुकसान न हो।