Snížení uhlíkové stopy nástrojů na výrobu polovodičů pomocí infračerveného zahřívání
Všichni teď mluví o „zelených továrnách“. Jedná se o hlavní trend v konstrukci zařízení na výrobu polovodičů. Jeden z nejjednodušších způsobů, jak skutečně snížit svou uhlíkovou stopu, je přestat spoléhat se na rezistorové ohřevy a začít používat infračervené lampy.
Proč je to důležité?
Rezistorové ohřevy jsou poměrně neefektivní. Spotřebují obrovské množství energie na ohřátí celých stěn komory, než vůbec začne wafer cítit teplo. Je to plýtvání energií.
Infračervené lampy fungují jinak – vysílají elektromagnetické záření přímo na povrch waferu. Díky tomu dosáhneme požadované teploty mnohem rychleji. Když se sníží doba potřebná k dosažení této teploty, nástroj nepotřebuje tak dlouho čerpat velké množství energie z sítě.
Dalším problémem je nadměrné zahřívání. Při použití krátkovlnných infračervených lamp dosáhneme vysoké hustoty tepla. To nám umožňuje používat rychlé tepelné procesy bez toho, aby se ostatní mechanické součásti nástroje přeměnily v troubu.
A právě zde spočívá skrytá úspora. Protože rám nástroje zůstává chladnější, chladiče nemusí pracovat tak intenzivně, aby udržely vše v stabilitě. Méně práce pro chladiče znamená méně kilowatt-hodin spotřebovaných na jeden wafer. Je to výhodné pro všechny.
Ale všechno není tak idylické. Přechod na infračervené lampy s sebou přináší nějaké problémy. Tyto lampy vydávají obrovské množství tepla. Pokud jsou senzory i jen trochu špatné, vzniknou body s vysokou teplotou, které mohou poškodit wafer. Je tedy nutné používat pyrometry, které opravdu rozumí emisivitě konkrétního materiálu, abychom vše měli pod kontrolou.
Kromě toho tyto lampy nevydrží věčně. Budete je muset měnit častěji než keramické ohřevy. Je to prostě kompromis.
V konečném důsledku jde o „termodynamickou setrvačnost“. Tím, že ohříváme pouze wafer, místo celého stroje, přestáváme plýtvat energií. Jedná se o praktický způsob, jak dosáhnout cílů uhlíkové neutrality, aniž bychom zpomalili výrobní proces nebo poškodili kvalitu výrobků.