Giảm lượng khí thải carbon trong quy trình sản xuất bán dẫn: Tại sao phương pháp sử dụng tia hồng ngoại lại hiệu quả?
Việc sản xuất bán dẫn đòi hỏi phải sử dụng nhiệt năng, nhưng phương pháp truyền thống thì khá lãng phí. Các thiết bị sưởi truyền thống chỉ làm nóng toàn bộ không gian bên trong buồng sản xuất, khiến mọi thứ đều bị nóng lên, chỉ để đưa wafer đến nhiệt độ cần thiết. Điều này giống như việc làm nóng cả ngôi nhà chỉ để hâm nóng một cốc cà phê vậy.
Đây chính là lúc các thiết bị sưởi bằng tia hồng ngoại phát huy tác dụng. Thay vì làm nóng không khí, tia hồng ngoại truyền năng lượng trực tiếp vào wafer.
Cơ chế hoạt động (không cần giải thích quá phức tạp)
Vì chúng ta làm việc trong môi trường chân không, nên chúng ta không thể dựa vào không khí để truyền nhiệt. Chỉ còn lại hai phương pháp: truyền nhiệt qua ma sát và bức xạ. Chúng tôi đã điều chỉnh bước sóng của các bóng đèn hồng ngoại sao cho chúng phù hợp với bước sóng mà silic và nitrua gallium có thể hấp thụ.
Kết quả là wafer được làm nóng rất nhanh. Khi giảm được thời gian cần thiết để làm nóng wafer, chúng ta cũng giảm được lượng điện năng tiêu thụ một cách vô ích. Điều này giúp tăng hiệu suất sản xuất.
Biến “nhà máy xanh” thành hiện thực
Chúng ta thường nghe về các chương trình “xanh”, nhưng thực chất đó chỉ là cách diễn đạt của các công ty mà thôi. Trong thực tế, điều quan trọng là phải ngăn chặn sự lãng phí năng lượng.
Các lò nung truyền thống giống như những “pin khổng lồ”, vẫn duy trì nhiệt độ cao trong nhiều giờ, ngay cả khi chúng không hoạt động. Nhưng các bóng đèn hồng ngoại thì khác. Chúng có thể được bật/tắt ngay lập tức. Không còn sự lãng phí năng lượng nữa.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng chúng ta sử dụng các lớp vỏ bằng thạch anh có độ tinh khiết cao để giữ cho môi trường sản xuất sạch sẽ. Nhưng bạn không thể tăng công suất quá mức. Nếu bạn cung cấp quá nhiều năng lượng vào một không gian nhỏ, wafer sẽ bị quá nhiệt. Bạn cần điều chỉnh các bộ điều khiển PID để tránh tình trạng này.
Những ưu và nhược điểm
Nếu bạn thay thế các thiết bị sưởi truyền thống bằng các thiết bị sưởi bằng tia hồng ngoại, bạn sẽ thấy rằng mình có thể tăng hiệu suất sản xuất mà không cần mở rộng diện tích nhà máy.
Nhưng cũng có một nhược điểm: nguồn cung cấp điện. Các hệ thống sử dụng tia hồng ngoại cần nguồn điện có tần số cao để hoạt động ổn định. Nếu lưới điện của bạn không ổn định, bạn có thể gặp phải tình trạng nhiễu tín hiệu. Điều này gây phiền toái, nhưng việc sử dụng các bộ lọc chuyên dụng thường có thể giải quyết vấn đề này.
Khi mọi thứ đã được chuẩn bị xong, việc tiết kiệm năng lượng sẽ trở thành hiện thực. Bạn không chỉ đạt được các mục tiêu kinh doanh, mà còn giảm được lượng khí thải carbon trong toàn bộ quy trình sản xuất của mình.