फैब्रिकेशन प्रक्रिया में कार्बन उत्सर्जन को कम करना: आईआर हीटिंग क्यों कारगर है?
यदि आप सेमीकंडक्टर फैब्रिकेशन प्रक्रिया में कार्बन उत्सर्जन को कम करना चाहते हैं, तो आपको दो बड़ी समस्याओं का सामना करना पड़ता है – अनावश्यक ऊष्मा एवं अत्यधिक बिजली खर्च।
हम में से अधिकांश लोग रेजिस्टिव फर्नेसों का ही उपयोग करते हैं। लेकिन ऐसे फर्नेस अक्षम हैं… वे पहले हवा को गर्म करते हैं, फिर चैंबर को, और अंत में वेफर को। यह ऐसा ही है, जैसे पूरे पड़ोस को गर्म करके ही घर को गर्म करने की कोशिश करना।
शॉर्टवेव इन्फ्रारेड प्रणालियों के साथ हम ऐसा नहीं करते। ऐसी प्रणालियों में ऊर्जा सीधे ही वेफर में जाती है… यह प्रक्रिया सीधी एवं प्रभावी है… इससे बहुत ही कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
इसका भौतिकीय आधार
पारंपरिक तरीकों से गर्मी पहुँचाने में बहुत समय लगता है। लेकिन शॉर्टवेव इन्फ्रारेड प्रणालियों में ऊर्जा सीधे ही सामग्री के विशिष्ट अवशोषण बैंड में जाती है… इससे तापमान को कुछ ही सेकंडों में बढ़ाया जा सकता है। ऐसे में बहुत ही कम ऊर्जा खर्च होती है।
हार्डवेयर का चयन
हम ऐसी प्रणालियों को ऐसे ही डिज़ाइन करते हैं कि वे क्लीनरूम की तंग एवं उच्च-दबाव वाली परिस्थितियों में भी काम कर सकें। यदि स्थान कम है, तो हम उच्च-शक्ति वाले लैम्पों का उपयोग करते हैं।
लेकिन किसी भी लैम्प का उपयोग वेफर पर सीधे नहीं किया जा सकता… यदि तरंगदैर्घ्य सामग्री के अनुरूप न हो, तो ऊर्जा सीधे ही वापस आ जाती है… ऐसे में हम क्वार्ट्ज एन्वेलप का उपयोग करते हैं… यह ऊर्जा को अंदर जाने देता है, एवं प्रक्रिया में किसी भी प्रकार के दोष को रोकता है।
वास्तविक दुविधाएँ
कुछ भी परफेक्ट नहीं है… उच्च-घनत्व वाले इन्फ्रारेड लैम्पों से बहुत ही अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है… यह वेफरों को जल्दी गर्म करने में मदद करता है… लेकिन इससे कूलिंग प्रणाली पर बहुत ही दबाव पड़ता है… यदि कूलिंग प्रणाली पर्याप्त न हो, तो प्रक्रिया विफल हो जाती है।
इसके अलावा, लैम्पों का जीवनकाल भी एक समस्या है… अधिक शक्ति से लैम्पों का उपयोग करने से वे जल्दी ही खराब हो जाते हैं… इसलिए आवश्यक है कि ऊर्जा का उपयोग संतुलित तरीके से किया जाए… ऐसा करने से कार्बन उत्सर्जन कम होगा, एवं लैम्पों को बार-बार बदलने की आवश्यकता भी नहीं पड़ेगी… ऐसा करने से रखरखाव आसान हो जाता है।