การลดการปล่อยคาร์บอนในกระบวนการผลิตชิปด้วยการใช้ความร้อนจากแสงอินฟราเรด
การผลิตชิป半導體นั้นต้องอาศัยการควบคุมที่แม่นยำมาก คุณต้องการให้มีความร้อนในปริมาณที่เหมาะสม แต่ในขณะเดียวกันก็ไม่สามารถปล่อยให้มีฝุ่นหรือโมเลกุลก๊าซใดๆ เข้ามาทำลายแผ่นวัสดุได้เลย
เมื่อก่อน วิธีที่ใช้กันมากที่สุดคือการใช้เตาอบแบบความร้อนแบบแลกเปลี่ยนความร้อน แต่ถ้าพูดกันตามตรงแล้ว การใช้พลังงานมากมายเพียงเพื่ออุ่นวัสดุซิลิคอนเพียงชิ้นเล็กๆ นั้นถือเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานอย่างมาก มันก็เหมือนกับการใช้พลังงานมากมายเพียงเพื่ออุ่นพิซซ่าเพียงชิ้นเดียวเท่านั้น
นั่นคือเหตุผลที่เราหันมาใช้หลอดไฟที่ให้ความร้อนด้วยแสงอินฟราเรดแทน แทนที่จะอุ่นอากาศรอบๆ เราก็มุ่งความร้อนไปที่วัสดุโดยตรง วิธีนี้ทำให้กระบวนการผลิตสะอาดขึ้น รวดเร็วขึ้น และยังช่วยลดการปล่อยคาร์บอนในห้องปลอดฝุ่นได้อีกด้วย
เหตุผลที่วิธีนี้ได้ผล
ระบบอินฟราเรดใช้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในการให้ความร้อน พูดง่ายๆ ก็คือ เราไม่จำเป็นต้องใช้อากาศในการนำความร้อนไปยังวัสดุ ดังนั้นแผ่นวัสดุจึงสามารถร้อนขึ้นได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ อุปกรณ์นี้ยังใช้พื้นที่น้อยมากอีกด้วย
เมื่อเราหยุดการใช้พลังงานมากมายเพื่ออุ่นอากาศรอบๆ และมุ่งความร้อนไปที่วัสดุโดยตรง เราก็จะประหยัดพลังงานได้มาก นั่นคือจุดที่ช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้จริงๆ
รายละเอียดเกี่ยวกับห้องปลอดฝุ่น
ในห้องปลอดฝุ่นนั้น “การปล่อยก๊าซ” ถือเป็นปัญหาใหญ่ หากอุปกรณ์ของเราปล่อยอนุภาคออกมา ก็จะทำให้กระบวนการผลิตล้มเหลวได้ ดังนั้นเราจึงใช้ภาชนะที่ทำจากควอตซ์คุณภาพสูง เพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคเหล่านั้นเข้ามาสัมผัสกับแผ่นวัสดุ แม้ในสภาพสุญญากาศก็ตาม
โดยปกติแล้ว เราจะใช้หลอดไฟที่ให้ความร้อนในระยะสั้น เพราะวิธีนี้จะช่วยให้ความร้อนซึมเข้าไปในวัสดุซิลิคอนและสารที่ใช้ในการผลิตได้ดีขึ้น
แต่เราก็ไม่สามารถเพิ่มกำลังไฟมากเกินไปได้ เพราะหากทำเช่นนั้น ก็อาจทำให้แผ่นวัสดุเสียหายได้ เราจึงใช้ตัวควบคุม PID เพื่อรักษาความสมดุลระหว่างอัตราการเพิ่มความร้อนกับความสามารถของวัสดุในการรับความร้อนได้
ข้อเสียของวิธีนี้
อย่างไรก็ตาม แสงอินฟราเรดก็ไม่ใช่วิธีที่สมบูรณ์แบบเสมอไป มีข้อเสียอยู่เหมือนกัน หลอดไฟเหล่านี้จะมีความร้อนสูงมากที่ด้านหลังของตัวหลอด หากเราไม่ปรับระบบระบายความร้อนให้เหมาะสม ก็จะทำให้ระบบ HVAC ทำงานหนักเกินไป ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่ดีเลย
และหากระบบระบายความร้อนล้มเหลว หลอดไฟก็จะเสียหายได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้น การมีระบบระบายอากาศที่ดีจึงไม่ใช่เรื่องที่ “ดีแค่นั้น” แต่เป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งเพื่อให้ระบบสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ