دستیابی به بازخورد حرارتی دقیق در سیستمهای گرمایشی نیمههادیهای مبتنی بر امواج مادون قرمز
اگر واقعاً میخواهیم فشار زیستمحیطی ناشی از تولید نیمههادیها را کاهش دهیم، باید دیگر به استفاده از فرهای مقاومتی قدیمی تکیه نکنیم؛ زیرا این فرها مصرف انرژی بالایی دارند. راه حل مناسب، استفاده از لامپهای گرمایشی مبتنی بر امواج مادون قرمز است؛ زیرا این لامپها مستقیماً روی ویفر حرارت تولید میکنند و نه کل اتاق را گرم میکنند.
اما مشکل اینجاست که نمیتوانیم فقط با فشار دادن کلید، انتظار نتیجه خوبی داشته باشیم. اگر از این سیستمها بدون در نظر گرفتن جزئیات استفاده کنیم، مشکلات زیادی پیش خواهد آمد. برای اینکه بتوانیم حرارت لازم را به ویفر برسانیم بدون اینکه لامپها خراب شوند، نیاز به سیستمهای ترموکوپل داریم؛ سیستمهایی که بتوانند تغییرات سریع دما را تحمل کنند و در محیطهای پرفشار کار کنند.
مشکل «تأخیر حرارتی»
وقتی که به سمت فرآیندهای تولید سبزتر حرکت میکنیم، از لامپهای مادون قرمز برای ایجاد حرارت سریع استفاده میکنیم. این روش برای افزایش سرعت عالی است، اما مشکل «تأخیر حرارتی» را ایجاد میکند.
اگر حسگرها بیش از حد بزرگ باشند، سرعت عمل آنها کم خواهد بود؛ یعنی حسگرها عقبتر از دمای واقعی ویفر عمل میکنند. تا زمانی که حسگر متوجه شود که دما بیش از حد شده، شما قبلاً از هدف مورد نظر فراتر رفتهاید. در این صورت، انرژی بیشتری هدر میرود و ویفرهای گرانقیمت نیز از بین میروند.
برای رفع این مشکل، از ترموکوپلهایی با دیوارههای نازک استفاده میکنیم؛ معمولاً از نوع K یا N. کاهش جرم حرارتی، باعث میشود کنترلکننده PID بتواند دادهها را به صورت لحظهای دریافت کند. همچنین از عایقهای معدنی برای جلوگیری از اختلالات سیگنال استفاده میکنیم.
واقعیت پیچیده یکپارچهسازی این سنسورها
قرار دادن این سنسورها در سیستمهای گرمایشی همیشه آسان نیست. منابع تغذیه لامپهای مادون قرمز، اختلالات الکترومغناطیسی ایجاد میکنند؛ اگر مراقب نباشیم، این اختلالات باعث میشوند دادههای دریافتی نوسان کنند.
برای جلوگیری از این مشکل، از کابلهای محافظتشده استفاده میکنیم تا سیگنالها پاک باقی بمانند. اما این روش هم معایبی دارد؛ سنسورهای نازک سریع عمل میکنند، اما شکننده هستند. آنها در مناطق پرحرارت به سرعت خراب میشوند. نمیتوانیم فقط آنها را روی سیستم قرار دهیم و فراموش کنیم؛ باید برنامههای تعمیراتی مناسبی برای آنها داشته باشیم.
چرا این موضوع برای کره زمین مهم است؟
وقتی که سنسورها به درستی کار کنند، میتوانیم از کمترین میزان انرژی برای گرم کردن ویفر استفاده کنیم. دیگر نیازی به اتلاف انرژی نیست.
این روش، یک سیستم گرمایشی ساده را به ابزاری دقیق تبدیل میکند. شما از مقدار کمتری انرژی برای هر ویفر استفاده میکنید، و سیستم خنککنند نیز نیاز کمتری به کار دارد. همه چیز به شکل بهتری انجام میشود.