Giảm lượng khí thải carbon trong các nhà máy sản xuất bán dẫn: Hãy nói về việc sấy khô wafer
Thành thật mà nói, các nhà máy sản xuất bán dẫn là những nơi tiêu thụ năng lượng rất lớn. Một phần lớn năng lượng này bị lãng phí vào việc sấy khô wafer sau quá trình xử lý ướt.
Tôi thấy rằng vẫn còn nhiều nhà máy sử dụng các lò sấy kiểu truyền thống hoặc các bộ phận gia nhiệt cũ kỹ; những thiết bị này chỉ có tác dụng làm nóng không khí xung quanh wafer mà thôi, chứ không làm nóng chính wafer. Đó là sự lãng phí năng lượng. Nếu bạn muốn xây dựng một “nhà máy xanh”, việc chuyển sang sử dụng phương pháp gia nhiệt bằng tia hồng ngoại chính là giải pháp hiệu quả nhất.
Tại sao phương pháp hồng ngoại lại hiệu quả?
Hãy nghĩ về phương pháp sấy bằng luồng không khí: phương pháp này sử dụng không khí làm trung gian để truyền nhiệt. Phương pháp này chậm, kém hiệu quả, và nhiệt lượng thường bị tỏa ra khắp nơi.
Ngược lại, phương pháp hồng ngoại sử dụng bức xạ để truyền nhiệt. Các photon trực tiếp chiếu vào bề mặt wafer. Bạn không cần dùng nhiều năng lượng để làm nóng toàn bộ không gian bên trong buồng sấy chỉ để sấy khô vài miếng silicon. Chúng ta thường sử dụng tia hồng ngoại tần số ngắn hoặc trung bình, vì chúng có thể xuyên qua lớp chất lỏng trên bề mặt wafer một cách nhanh chóng.
Việc sấy khô nhanh hơn đồng nghĩa với việc máy móc không cần phải hoạt động ở công suất cao trong thời gian dài. Đơn giản vậy thôi.
Cách triển khai trong thực tế
Khi cân nhắc việc nâng cấp lò sấy bằng tia hồng ngoại, yếu tố quan trọng nhất chính là mật độ năng lượng. Các bóng đèn thạch anh công suất cao rất hữu ích, vì chúng có thể hoạt động ngay lập tức. Bạn không cần để hệ thống hoạt động ở mức nhiệt độ cao trong khi chờ đợi lô wafer tiếp theo được xử lý. Bạn chỉ cần kích hoạt việc gia nhiệt ngay khi wafer được đưa vào lò, và tắt nguồn ngay khi wafer được lấy ra.
Nhưng có một vấn đề: những bóng đèn có công suất cao này sẽ rất nóng. Nếu hệ thống làm mát của bạn không đủ mạnh, chúng có thể bị hỏng. Bạn cần tìm được điểm cân bằng giữa công suất cần thiết và khả năng làm mát của hệ thống.
Tác động đến hóa đơn tiền điện
Nếu bạn từng xem báo cáo về mức tiêu thụ năng lượng, bạn sẽ biết rằng “năng lượng tiêu thụ khi máy móc không hoạt động” chính là nguyên nhân khiến các nhà máy tốn nhiều tiền. Đó chính là “kẻ giết chóc thầm lặng”.
Phương pháp sấy bằng tia hồng ngoại giúp loại bỏ những khoảng thời gian chờ đợi dài và tốn kém do các lò sấy truyền thống gây ra. Khi thời gian sấy khô giảm từ vài phút xuống còn vài giây, lượng năng lượng tiêu thụ cho mỗi chiếc wafer sẽ giảm đáng kể. Đó chính là cách nhanh nhất để đạt được mục tiêu giảm lượng khí thải carbon mà vẫn duy trì được tốc độ sản xuất.