تقابل بین گرما و فاصله در گرم کردن ویفرها
اگر واقعاً میخواهیم حجم انرژی مصرفی کارخانههای تولید نیمههادیها را کاهش دهیم، باید دیگر به آن کورههای قدیمی متکی نباشیم. این کورهها، منابع انرژی زیادی را مصرف میکنند. استفاده از سیستمهای مادون قرمز با موج کوتاه راه حل مناسبی است؛ زیرا لامپهای مادون قرمز مستقیماً روی سطح ویفر تأثیر میگذارند. دیگر نیازی نیست انرژی زیادی برای گرم کردن هوای اطراف ویفر صرف شود.
اما مسئله مشکلساز اینجاست: فاصله بین لامپ و ویفر بسیار مهم است؛ این فاصله تعیینکننده موفقیت یا شکست فرآیند تولید است.
یافتن فاصله «ایمن»
وقتی صحبت از فاصله ایمن میشود، منظور فقط جلوگیری از تماس فیزیکی لامپ با ویفر نیست؛ بلکه موضوع این است که گرما چگونه روی سطح ویفر تأثیر میگذارد.
اگر لامپ را خیلی نزدیک قرار دهیم، مناطق گرم خاصی ایجاد میشود؛ در یک لحظه ویفر گرم میشود، اما لحظه بعد، ویفر دچار تغییر شکل یا ترکهای ناشی از گرما میشود. این وضعیت خوب نیست.
اما نمیتوانیم لامپ را خیلی دور قرار دهیم تا ایمن باشد؛ اگر فاصله خیلی زیاد باشد، انرژی از بین خواهد رفت و روی دیوارههای محفظه تأثیر خواهد گذاشت. این کار باعث کاهش کارایی کارخانه میشود.
معمولاً، فاصله مناسب را با توجه به توان لامپ و سرعت افزایش دما تعیین میکنیم. فاصله کمتر، باعث افزایش سریع دما میشود؛ اما سیستم کنترل باید بسیار سریع عمل کند تا قبل از اینکه دما از حد مجاز فراتر رود، انرژی را قطع کند.
هزینه پنهان انرژی هدررفته
روشهای قدیمی گرم کردن، مانند گرم کردن کل آشپزخانه برای گرم کردن یک دانه لوبیاست. اما سیستمهای مادون قرمز متفاوت هستند؛ زیرا آنها مستقیماً روی سیلیکون تأثیر میگذارند.
وقتی فاصله ایمن را پیدا کنیم، تشعشعات اضافی دیگر نمیتوانند به بدنه دستگاه برخورد کنند. این موضوع برای کارخانه بسیار مفید است؛ زیرا سیستم تهویه مطبوع کارخانه دیگر نیازی به کار بیش از حد نخواهد داشت تا محیط کارخانه را خنک نگه دارد.
مشکلات مهندسی
شاید فکر کنید: «چرا از آرایههای مادون قرمز با چگالی بالا استفاده نکنیم و توان لامپ را افزایش دهیم تا فاصله بیشتری را جبران کنیم؟»
باور کنید، این کار را نکنید!
افزایش بیش از حد توان لامپ، باعث سوختن سریعتر فیلامنتها و فشار زیاد بر سیستم الکتریکی میشود. علاوه بر این، سیستم تهویه مطبوع نیز تحت فشار زیاد قرار خواهد گرفت.
مهم این است که فاصله مناسبی پیدا کنیم؛ فاصلهای که باعث یکنواختی دمای ویفر شود، بدون اینکه لامپها مجبور شوند تمام روز با حداکثر توان کار کنند. در همینجاست که کارایی واقعی حاصل میشود.