Mendapatkan Suhu yang Tepat pada Sistem Pemanasan Berbasis Semikonduktor IR
Jika kita benar-benar ingin mengurangi konsumsi karbon di pabrik-pabrik semikonduktor, kita perlu berhenti menggunakan pemanas tipe resistif yang sudah ketinggalan zaman tersebut. Pemanas jenis ini terlalu lambat dalam mencapai suhu yang diinginkan, dan juga membuang banyak energi secara sia-sia. Kita beralih ke sistem pemanas berbasis lampu inframerah (IR), karena sistem ini mampu mencapai suhu yang diinginkan dengan lebih cepat, tanpa membuang banyak energi.
Namun, ada tantangan tersendiri. Jika kita ingin menghindari kerusakan pada wafer, kita membutuhkan termokopel yang mampu menyesuaikan diri dengan kecepatan peningkatan suhu yang dihasilkan oleh sumber cahaya IR tersebut.
Masalah dengan sistem umpan balik
Lampu IR menghasilkan panas yang sangat besar dalam waktu singkat. Jika termokopelnya lambat dalam merespons perubahan suhu, maka suhu akan melebihi batas yang diinginkan sebelum sensor sempat mendeteksinya. Inilah yang menyebabkan kerusakan pada substrat.
Untuk mencegah hal ini, kita menggunakan termokopel tipe K atau N berkualitas tinggi. Termokopel ini memberikan data secara real-time kepada kontroler PID, sehingga dapat mengatur intensitas panas yang digunakan. Dengan demikian, efek “fluktuasi suhu” yang mengganggu dapat dihindari.
Menghadapi kondisi lingkungan
Di ruang bersih, kebocoran gas merupakan masalah yang serius. Sedikit saja kontaminan yang masuk, seluruh produk yang diproses akan rusak. Itulah mengapa kita menggunakan pelindung berbahan mineral untuk melindungi peralatan tersebut.
Penempatan probe juga sangat penting. Probe tidak boleh diletakkan sembarangan. Probe harus mampu mengukur suhu permukaan wafer secara langsung, bukan suhu udara di sekitarnya atau panas yang berasal dari lampu. Diperlukan penyetelan mekanis yang tepat agar tidak ada gangguan sinyal dari kabel listrik bertegangan tinggi.
Kompromi yang harus diterima
Kecepatan reaksi sensor memang penting, tetapi hal ini juga berbanding terbalik dengan daya tahan sensor tersebut. Probe yang tipis memang bereaksi lebih cepat, tetapi rentan rusak akibat suhu yang tinggi. Kita perlu menyeimbangkan antara kecepatan reaksi sensor dan frekuensi penggantian sensor tersebut. Jika kita menginginkan respons dalam hitungan milidetik, kita perlu siap untuk mengganti sensor lebih sering.
Namun, keuntungannya adalah pabrik menjadi lebih ramah lingkungan. Energi yang dibutuhkan untuk memanaskan seluruh ruang pabrik dapat dikurangi, sehingga hanya bagian wafer yang dipanaskan saja. Hal ini tentu membantu mencapai tujuan pengurangan emisi karbon.