تعیین فاصله مناسب برای گرم کردن ویفرهای مادونقرمز
اگر واقعاً میخواهیم تأثیرات منفی فعالیتهای تولیدی در زمینه نیمههادیها را کاهش دهیم، باید از استفاده بیش از حد از روشهای گرمایش مقاومتی خودداری کنیم. استفاده از موجهای مادونقرمز کوتاهامواجی راه حل مناسبی است. اما مسئله اینجاست که کل سیستم به «فاصله ایمن» بستگی دارد؛ یعنی فاصله کوچکی که بین لامپ و ویفر وجود دارد.
اگر این فاصله بیش از حد باشد، در واقع در حال هزینه کردن پول برای گرم کردن دیوارههای محفظه هستیم. اما اگر این فاصله کم باشد، خطر خراب شدن ویفر یا توزیع ناهموار گرما وجود دارد. این یک تعادل بسیار حساس است.
تعادل بین سرعت و دقت
موضوع فقط این نیست که لامپ به ویفر برخورد نکند؛ بلکه مهم این است که گرما چگونه به سطح ویفر میرسد. از آنجایی که انرژی موجهای مادونقرمز کوتاهامواجی به صورت مستقیم منتقل میشود، فاصله بین لامپ و ویفر تعیینکننده سرعت گرم شدن ویفر است.
فاصله کمتر، به معنای شدت گرمای بیشتری است؛ این موضوع خوب است، زیرا زمان گرم شدن ویفر کاهش مییابد و میزان انرژی مصرفی نیز کاهش مییابد.
اما یک مشکل وجود دارد: باید مراقب «نقاط گرم» باشیم. وقتی لامپ خیلی نزدیک باشد، مرکز ویفر زودتر از لبههای آن به دمای مورد نظر میرسد. برای جلوگیری از این مشکل، باید از سیستم PID برای کنترل توان لامپ استفاده کرد؛ در غیر این صورت، ممکن است از دمای مورد نظر فراتر رویم و ویفر خراب شود.
کاهش هدررفت انرژی (و هزینههای برق)
امروزه همه به دنبال «کارخانههای سبز» هستند. خبر خوب این است که لامپهای مادونقرمز کوتاهامواجی بسیار سریعتر از فرهای قدیمی عمل میکنند.
وقتی فاصله ایمن را درست تنظیم کنیم، دیگر نیازی به هدررفت انرژی نیست. تعداد بیشتری از فوتونها به سیلیکون برخورد میکنند و تعداد کمتری از آنها از روی سپرهای کوارتزی یا ساختار ماشین بازتاب مییابند.
علاوه بر این، سیستمهای خنککننده نیز از این امر سود میبرند. وقتی لامپها در جای نادرستی قرار داشته باشند، سیستم خنککننده باید دو برابر تلاش کند تا گرمای اضافی را از محفظه خارج کند. اینجاست که بیشتر انرژی هدر میرود.
مشکلات مربوط به سختافزار
این مشکلات، مهندسان را در شب نگران میکند: فشار حرارتی.
کاهش فاصله بین لامپ و ویفر، فشار حرارتی زیادی بر روی بدنه و اتصالات ماشین وارد میکند. این لامپها بسیار داغ میشوند. من همیشه توصیه میکنم از کابلهای مقاوم در برابر حرارت استفاده کنیم و مطمئن شویم که براکتهای مورد استفاده تغییر شکل ندهند.
اگر براکت حتی یک میلیمتر هم تغییر شکل دهد، یکنواختی دمایی از بین خواهد رفت.