Giảm lượng khí carbon trong nhà máy sản xuất chip: Tại sao chúng ta chuyển sang sử dụng hệ thống sưởi bằng sóng hồng ngoại
Nếu bạn từng làm việc trong phòng sạch, bạn chắc hẳn hiểu rõ điều này: không thể tự do di chuyển các tấm wafer và vật liệu được sử dụng trong quá trình sản xuất; chúng cần được giữ ở nhiệt độ ổn định. Nếu không, chúng sẽ bị ngưng tụ hơi nước hoặc bị tổn thương do sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ – điều mà ai cũng muốn tránh.
Gần đây, có nhiều nỗ lực nhằm đạt được mục tiêu xây dựng “nhà máy xanh”. Phương pháp truyền thống – tức là sưởi ấm toàn bộ không khí trong phòng – quá lãng phí năng lượng. Đó là lý do chúng ta chuyển sang sử dụng hệ thống sưởi bằng sóng hồng ngoại.
Cách hoạt động của hệ thống sưởi bằng sóng hồng ngoại
Hãy tưởng tượng như thế này: các thiết bị sưởi truyền thống cố gắng làm ấm toàn bộ không khí trong phòng để làm ấm sản phẩm. Điều này giống như việc cố gắng làm ấm một ngôi nhà bằng cách bật lò nướng vậy.
Ngược lại, sóng hồng ngoại hoạt động khác. Nó sử dụng bức xạ điện từ để tác động trực tiếp lên vật cần được sưởi. Chúng ta sử dụng đèn hồng ngoại tia ngắn vì chúng phản ứng rất nhanh. Bạn không cần chờ vài phút để mọi thứ được làm ấm; mọi thứ xảy ra chỉ trong vài giây thôi. Việc giảm thời gian chờ đợi cũng có nghĩa là giảm lượng năng lượng tiêu thụ.
Giữ cho môi trường sạch sẽ và gọn gàng
Trong nhà máy sản xuất chip, một hạt bụi nhỏ cũng có thể phá hủy mọi thứ. Chúng ta không thể để các thiết bị sưởi tạo ra bụi bẩn. Để khắc phục điều này, chúng ta bọc các đèn hồng ngoại trong lớp vỏ thạch anh kín. Như vậy, sẽ không có khí thải hay bụi bẩn nào thoát ra ngoài. Một điều cần lưu ý khi thiết kế hệ thống này là kích thước của các thiết bị sưởi. Vì các đèn hồng ngoại có hiệu suất cao, nên kích thước của chúng có thể nhỏ hơn. Điều này giúp tạo ra nhiều không gian hơn cho các thiết bị vận chuyển, điều mà chắc chắn rất hữu ích.
Những hạn chế của hệ thống sưởi bằng sóng hồng ngoại
Tuy nhiên, sóng hồng ngoại không phải là giải pháp hoàn hảo. Nó cũng có những hạn chế. Vì sóng hồng ngoại có tính chất chiếu xạ theo một hướng cụ thể, nên nó khá “kén chọn”. Nếu các tấm wafer không được đặt đều trên xe vận chuyển, sẽ có những vùng bị lạnh. Bạn cần dành thời gian để điều chỉnh vị trí các đèn sao cho nhiệt độ được phân bố đều trên toàn bộ bề mặt tấm wafer.
Ngoài ra, các đèn hồng ngoại rất nóng. Nếu không có lớp cách nhiệt phù hợp, chúng có thể làm nóng không khí trong phòng sạch. Khi đó, hệ thống điều hòa không khí sẽ phải hoạt động hết công suất để làm mát lại phòng, và như vậy mọi lợi ích từ việc tiết kiệm năng lượng sẽ bị mất đi.
Cách lắp đặt và vận hành hệ thống
Tin tốt là chúng ta đã thiết kế các thiết bị sưởi bằng sóng hồng ngoại sao cho có thể thay thế dễ dàng cho các thiết bị sưởi truyền thống. Việc lắp đặt cũng rất đơn giản.
Tuy nhiên, bạn cần sử dụng bộ điều khiển PID có khả năng phản ứng nhanh. Nếu không, nhiệt độ có thể vượt quá mức cho phép, và đó là mối nguy hiểm mà chúng ta không muốn xảy ra với các tấm wafer nhạy cảm.
Ngoài ra, thạch anh rất dễ vỡ. Chỉ cần một cú va chạm nhẹ thôi cũng có thể làm vỡ ống thạch anh. Vì vậy, chúng ta cần lắp thêm lớp bảo vệ xung quanh các đèn hồng ngoại để tránh điều này xảy ra. Mặc dù điều này sẽ làm giảm một chút hiệu suất của hệ thống, nhưng đó là cái giá đáng trả để đảm bảo an toàn cho các thiết bị.