کاهش میزان کربن در کارخانههای تولید: چرا استفاده از حرارت مادون قرمز در شرایط خلأ راهحل مناسبی است؟
اگر واقعاً میخواهیم به اهداف برابری با میزان کربن دست پیدا کنیم، باید از هدررفت انرژی جلوگیری کنیم. روش قدیمی، یعنی استفاده از حرارت مقاومتی، در واقع مانند سعی بر گرم کردن کل خانه فقط برای گرم نگه داشتن یک نفر است؛ یعنی کل فضای موجود در اتاق گرم میشود، در حالی که بخش عمدهای از آن نیازی به گرما ندارد.
به همین دلیل، ما به استفاده از گرمکنهای مادون قرمز در شرایط خلأ روی آوردیم. به جای گرم کردن هوا، گرما مستقیماً به سمت ویفر ارسال میشود؛ این روش باعث کاهش هدررفت انرژی و کاهش زمان لازم برای گرم شدن ویفر میشود. این روش، روشی بهتر و کارآمدتر برای اداره یک کارخانه «سبز» است.
فیزیک پشت این روش (بدون استفاده از کتابهای درسی):
نکته مهم در مورد شرایط خلأ این است که هیچ هوایی برای انتقال گرما وجود ندارد؛ بنابراین باید کاملاً به تابش گرما تکیه کرد.
ما این سیستمهای مادون قرمز را طوری تنظیم کردهایم که تابشات کوتاهموج تولید کنند؛ این تابشات مستقیماً به سمت ویفر میروند، بدون اینکه انرژی زیادی صرف گرم کردن دیوارههای اتاق شود. این روش باعث میشود که نیازی به مقابله با اثرات سرمایشی پمپهای خلأ در طول فرآیند تولید نباشد. انرژی در جای مناسب متمرکز میشود، و هزینه انرژی مصرفی برای هر ویفر کاهش مییابد.
تجهیزات مورد استفاده و مزایا/معایب:
ما از کوارتز با خلوص بالا و فیلامنتهای ویژه برای انتقال گرما استفاده میکنیم؛ اما مشکلی نیز وجود دارد: وقتی لامپهای با توان بالا در فضای خلأ قرار میگیرند، تراکم گرما بسیار بالا میشود.
بنابراین باید سیستمهای سرمایشی مناسبی داشته باشیم؛ اگر سیستم سرمایشی کافی نباشد، لامپها به سرعت خراب خواهند شد. استرس حرارتی در نقاط اتصال نیز میتواند مشکلاتی ایجاد کند، اگر به آن توجه نشود.
تطبیق این سیستمها در فرآیندهای تولید:
نکته خوب این است که این سیستمها میتوانند به عنوان جایگزینهای مناسب برای سیستمهای قدیمی استفاده شوند. ما از کانکتورهای استاندارد استفاده کردهایم؛ بنابراین نیازی به تغییر سیمکشیهای کل کارخانه نیست.
تفاوت در سرعت عمل، واقعاً چشمگیر است؛ از چند ساعت انتظار برای گرم شدن ویفر، به چند دقیقه کاهش مییابد. این روش نه تنها باعث صرفهجویی در انرژی میشود، بلکه امکان تولید تعداد بیشتری ویفر را نیز فراهم میکند.
البته، سیستم کنترل انرژی کمی پیچیدهتر است؛ اما وقتی به میزان کربنی که کاهش مییابد نگاه میکنیم، این روش برای هر بهروزرسانی مدرنی، گزینهای عالی است.