Сокращение выбросов углерода на производстве: почему инфракрасное нагревание действительно эффективно
Если вы стремитесь достичь углеродной нейтральности на производстве полупроводников, вы быстро поймете, что одного только приобретения кредитов на использование «зеленой энергии» недостаточно. Необходимо также учитывать факторы, связанные с тепловыми нагрузками.
Вспомним традиционные резистивные нагреватели или большие конвективные печи. Они представляют собой огромные потребители энергии. Половина времени уходит на нагрев воздуха и стенок камеры, прежде чем пластина вообще почувствует изменение температуры. Это явление можно считать расточительством.
Поэтому мы переходим на использование инфракрасных ламп. Мы перестаем нагревать всю комнату и начинаем нагревать только саму пластину.
Размещение тепла там, где это необходимо
Инфракрасное излучение представляет собой излучение энергии. Вместо того чтобы ждать, пока воздух нагреется, лампы направляют фотоны прямо на поверхность пластины. Это происходит очень быстро. Благодаря этому время нагрева сокращается, а значит, снижается количество расходуемой энергии. В зависимости от типа материала, который вы обрабатываете, мы выбираем соответствующую длину волны. Для быстрого нагрева поверхности используются коротковолновые лампы; для глубокого проникновения тепла в более толстые слои материала — средневолновые лампы.
Реалии чистых помещений
Нельзя просто заменить лампу и считать, что все в порядке. На производстве главным врагом является загрязнение частицами. Одна лишняя частица может значительно снизить качество продукции. Чтобы предотвратить выделение газов в процессе нагрева, мы используем специальные покрытия и кварцевые оболочки.
Самое преимущественное заключается в том, что инфракрасные лампы занимают гораздо меньше места, чем большие печи. Это позволяет экономить пространство в помещении. Если система распределения энергии способна справиться с такой нагрузкой, то эти лампы можно легко встроить в уже существующее оборудование.
Недостатки (потому что ничто не идеально)
У инфракрасного нагревания есть свои недостатки. Он создает сильные температурные градиенты. Если лампа расположена на несколько миллиметров не в правильном месте, на пластине будут образовываться «горячие точки». Чтобы этого избежать, необходимы надежные контроллеры и датчики для поддержания равномерного нагрева.
Кроме того, лампы с высокой мощностью выделяют много тепла с задней стороны. Если система вентиляции и охлаждения не справляется с удалением этого тепла, возникают проблемы.
Для правильной настройки требуется дополнительная работа, но экономия энергии делает это оправданным.