चिप निर्माण प्रक्रिया में कार्बन उत्सर्जन कम करना: आईआर ऊष्मा-स्रोतों का उपयोग क्यों आवश्यक है?
यदि हम वाकई में सेमीकंडक्टर उत्पादन प्रक्रियाओं में कार्बन-तटस्थता के लक्ष्यों को हासिल करना चाहते हैं, तो हमें ऊर्जा की बर्बादी रोकनी ही होगी। इसका सबसे बड़ा कारण है – वेफरों को गर्म करने का तरीका।
अधिकांश पुराने प्रकार के ऊष्मा-स्रोत, वास्तव में पूरे मशीन को गर्म करने हेतु ही उपयोग में आते हैं। ऐसे ऊष्मा-स्रोत, ऊर्जा को मशीन के चेसिस एवं आसपास की हवा में भी फैला देते हैं; यह ऊर्जा की बर्बादी ही है। इसीलिए हमने शॉर्ट-वेव इन्फ्रारेड लैंपों का उपयोग शुरू किया। ऐसे लैंप, कमरे को गर्म करने के बजाय, ऊर्जा को सीधे वेफर पर ही भेजते हैं। यह तरीका अधिक तेज़, स्वच्छ एवं कुशल है।
रहस्य तो भौतिकी में ही है…
इसे ऐसे समझें – ठंडे दिन में धूप में खड़े होने पर, हवा ठंडी होने के बावजूद भी आपकी त्वचा पर गर्मी महसूस होती है। यही “विकिरणीय ऊष्मा” है। जब तरंगदैर्घ्य को सिलिकॉन/कैरियर के अनुरूप समायोजित किया जाता है, तो वेफर उस ऊर्जा को आसानी से अवशोषित कर लेता है। अब हमें हवा या मशीन की दीवारों से लड़ने की आवश्यकता ही नहीं है। इससे प्रति वेफर पर खर्च होने वाली ऊर्जा में कमी आती है… यह तो कारखाने के कार्बन-उत्सर्जन के लिहाज से बहुत ही बड़ी बात है।
लेकिन बस ऊर्जा की मात्रा बढ़ा देने से काम नहीं चलेगा…
जब हम ऐसी प्रणालियों को स्थापित करते हैं, तो ऊर्जा-उत्पादन की गति ही महत्वपूर्ण हो जाती है। उच्च-वाटेज वाले ऊष्मा-स्रोत, तेज़ गति से प्रसंस्करण हेतु आवश्यक ऊष्मा प्रदान करते हैं।
लेकिन यहाँ एक समस्या है – ऊष्मा-स्रोतों से निकलने वाली ऊर्जा को नियंत्रित करना आवश्यक है। यदि एक ही जगह पर बहुत अधिक ऊर्जा डाली जाए, तो वेफर विकृत हो जाएगा। इसलिए ऐसी प्रणालियों में PID नियंत्रण आवश्यक है… ताकि निर्धारित स्तर तक पहुँचते ही ऊर्जा-स्रोतों की गति कम हो जाए।
हार्डवेयर के बारे में क्या?
अच्छी बात यह है कि ऐसे ऊष्मा-स्रोत, आमतौर पर पुराने ऊष्मा-स्रोतों का ही विकल्प हैं। हम क्वार्ट्ज आवरणों का उपयोग करके टंगस्टन फिलामेंटों की सुरक्षा सुनिश्चित करते हैं… ताकि सब कुछ रासायनिक रूप से शुद्ध रहे।
लेकिन एक चेतावनी – उच्च-तीव्रता वाले इन्फ्रारेड लैंप बहुत ही गर्म हो जाते हैं… यदि आपके कूलिंग फैन/वॉटर-जैकेट ठीक से काम न करें, तो समस्याएँ हो सकती हैं। ऐसी स्थिति में लैंप जल्दी ही नष्ट हो जाएंगे।
इस प्रणाली की सबसे बड़ी विशेषता यह है कि यह मशीन के ऊष्मा-संचयन को कम कर देती है… चूँकि गर्म किए जाने वाली भारी धातुओं की मात्रा कम हो जाती है, इसलिए मशीन जल्दी ही गर्म हो जाती है… और निष्क्रिय अवस्था में भी ऊर्जा बर्बाद नहीं होती। यह तो बेहतरीन ही है।