Как снизить расходы на электроэнергию (и выбросы углерода) при обработке полупроводниковых пластин
Давайте будем честны: производства полупроводников — это огромные потребители энергии. Если вы хотите сократить свой углеродный след, вам необходимо разобраться в том, как именно происходит нагрев пластин.
Долгое время мы использовали резистивные нагреватели. Проблема заключалась в том, что они нагревали всю комнату, лишь бы нагреть пластину. Это было неэффективно. Поэтому мы переходим на инфракрасные лампы. Вместо того чтобы нагревать всю камеру, инфракрасные лампы направляют энергию прямо на поверхность пластины. Это делает процесс более эффективным. К тому же таким образом избегается расходование энергии на то, что не нуждается в нагреве.
Секрет успешной работы таких систем
Нельзя просто включить инфракрасную лампу и забыть о ней. Необходима строгая система обратной связи; иначе все может пойти не так. Обычно эти лампы используются вместе с безконтактными пирометрами. Эти датчики постоянно контролируют уровень нагрева пластины в реальном времени. Если датчик начинает давать ошибки или отставать хотя бы на секунду, это может привести к перегреву пластины или к получению некачественного продукта. Необходимо находить баланс между скоростью нагрева и износом ламп.
Что стоит учитывать
Все хотят иметь «зеленый завод», но это обычно означает стремление к более высокой плотности мощности, чтобы сократить время обработки. Я предпочитаю использовать коротковолновые инфракрасные лампы. Они лучше проникают в пластину, чем средноволновые лампы, что позволяет сохранять более низкую температуру в камере, при этом пластина остается в нужном положении. Но есть и минус: если увеличить плотность мощности, на силовые устройства и систему охлаждения будет оказываться большая нагрузка. Если вы стремитесь к максимальной производительности, убедитесь, что ваша система охлаждения достаточно мощная, чтобы справляться с теплом, возникающим вокруг лампы. Иначе вы просто меняете одну проблему на другую.
Почему это важно
В конечном итоге, переход на инфракрасные лампы позволяет сократить расход энергии. Вместо нагрева всей конструкции инструмента энергия направляется именно туда, где это необходимо. Это значительно снижает общий расход киловатт-часов на одну пластину. Если добавить к этому калиброванный инфракрасный датчик и точный контроллер PID, можно избежать лишних расходов энергии. Таким образом, процесс нагрева становится гораздо более эффективным.