आईआर सेमीकंडक्टर हीटिंग में उचित थर्मल फीडबैक प्राप्त करना
यदि हम वास्तव में सेमीकंडक्टर निर्माण प्रक्रियाओं में ऊर्जा-खपत को कम करना चाहते हैं, तो हमें पुराने तरह के रेजिस्टिव ओवनों पर निर्भर रहना बंद करना होगा। ऐसे ओवन बहुत अधिक ऊर्जा खपत करते हैं। इन्फ्रारेड हीटिंग लैंपों का उपयोग करना ही सही विकल्प है; क्योंकि ये लैंप वेफर को सीधे गर्म करते हैं, न कि पूरे कमरे को।
लेकिन यहाँ एक समस्या है – बस स्विच चालू करने से कुछ नहीं होगा। ऐसी प्रणालियों का उपयोग बिना उचित योजना के करने से समस्याएँ ही होंगी। वेफर को ठीक से गर्म करने हेतु, ऐसी थर्मोकपल सिस्टमों की आवश्यकता है, जो तेज तापमान-परिवर्तनों को संभाल सकें, एवं उच्च वैक्यूम वाले वातावरण में भी काम कर सकें।
“थर्मल लैग” की समस्या
जब हम “हरित कारखानों” का उपयोग करते हैं, तो हम इन्फ्रारेड लैंपों का उपयोग तेजी से गर्मी प्राप्त करने हेतु करते हैं। यह तो तेजी हेतु अच्छा है, लेकिन इससे “थर्मल लैग” नामक समस्या उत्पन्न होती है।
यदि सेंसर बहुत बड़ा हो, तो वह धीरे ही तापमान माप पाता है। जब तक सेंसर को पता चलता है कि तापमान बहुत अधिक है, तब तक लक्ष्य पहले ही पूरा हो चुका होता है। ऐसी स्थिति में ऊर्जा बर्बाद हो जाती है, एवं महंगे वेफर भी बर्बाद हो जाते हैं।
इस समस्या को दूर करने हेतु, हम पतली दीवारों वाले थर्मोकपलों का उपयोग करते हैं – आमतौर पर टाइप K या N। कम थर्मल मास के कारण PID कंट्रोलर को वास्तविक समय में ही डेटा मिल जाता है। हम खनिज इंसुलेशन का भी उपयोग करते हैं, ताकि तापमान बढ़ने पर सिग्नल में कोई गड़बड़ी न हो।
एकीकरण की वास्तविकता
इन सेंसरों को हीटर में लगाना हमेशा आसान नहीं होता। इन्फ्रारेड पावर सप्लाई से इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरफेरेंस उत्पन्न होता है। यदि सावधानी न बरती जाए, तो ऐसे शोर के कारण सिग्नल में गड़बड़ी हो जाती है।
हम ट्विस्टेड-पेयर, शील्डेड एक्सटेंशनों का उपयोग करते हैं, ताकि सिग्नल साफ रहे। लेकिन इसका एक नुकसान भी है – पतले सेंसर तो तेजी से काम करते हैं, लेकिन वे नाजुक होते हैं। उच्च तापमान वाले क्षेत्रों में वे जल्दी ही खराब हो जाते हैं। इसलिए ऐसे सेंसरों की जगह नए सेंसरों को लगाना ही आवश्यक है।
यह पृथ्वी के लिए क्यों महत्वपूर्ण है?
जब सेंसर सही तरीके से काम करते हैं, तो हम उन लैंपों को आवश्यकतानुसार ही चालू कर सकते हैं। ऐसे में ऊर्जा की बर्बादी नहीं होती।
इससे एक साधारण हीटर भी एक उच्च-सटीकता वाला उपकरण बन जाता है। प्रति वेफर कम ऊर्जा ही खर्च होती है, एवं कूलिंग सिस्टम पर भी कम दबाव पड़ता है। सब कुछ अधिक कुशलता से ही काम करता है।