Сокращение выбросов углерода на производстве: почему мы переходим на использование инфракрасных ламп для процесса промывки
Честно говоря, этап промывки в заводах по производству полупроводников — это огромное потребление энергии. Годами мы мирились с необходимостью поддержания высокой температуры в огромных резервуарах с дистиллированной водой или использования конвекционных печей круглосуточно. Это очень расточительно.
Поэтому мы начали использовать водонепроницаемые инфракрасные лампы. Таким образом мы избавляемся от лишних элементов в системе. Вместо нагрева воздуха или воды мы нагреваем саму пластину.
Как создать лампы, способные функционировать в условиях влажности
Нельзя просто поместить обычную лампу в камеру промывки — она сразу же перестанет работать из-за влажности. Мы используем корпуса из кварца высокой чистоты, но настоящая сложность заключается в герметичности соединений. Если провода не будут герметично закрыты, пар проникнет внутрь и повредит филамент. Замена такой лампы — настоящий кошмар, поэтому мы стараемся сделать все так, чтобы соединения были герметичными с самого начала.
Самое приятное — эти лампы реагируют мгновенно. Как только пластина попадает в зону сушки, тепло уже готово. Не нужно ждать, пока резервуар снова достигнет нужной температуры.
Физика ускорения процессов
Коротковолновое инфракрасное излучение проникает сквозь водяную пленку гораздо быстрее, чем горячий воздух. Энергия напрямую попадает на поверхность пластины. Это означает, что время выполнения процессов сокращается. А когда времени меньше, потребляемая мощность на единицу продукции también снижается. Если учесть, что на одном заводе есть сотни таких устройств, экономия энергии будет огромной. На счетчике можно увидеть снижение потребления энергии в киловатта-часах на единицу продукции.
Проблемы и компромиссы
Это не так просто, как кажется. Эти лампы выделяют большое количество тепла. Если их просто поместить в старый корпус, это может привести к деформации корпуса устройства. Необходимо убедиться, что корпус способен выдерживать такую температуру.
Кроме того, водонепроницаемые покрытия, о которых мы говорили, немного блокируют инфракрасное излучение. Чтобы компенсировать это, мы увеличиваем мощность ламп на 5–10%. Это небольшая цена за лампу, которая не перестанет работать.
Мы спроектировали эти лампы так, чтобы их было легко заменять на старые нагреватели. Достаточно просто подключить их к контроллеру PID, установить нужную температуру — и можно забыть о проблемах, связанных с использованием паровых нагревателей.