تنظیم صحیح دما در سیستمهای نیمههادی مبتنی بر امواج مادون قرمز
اگر واقعاً میخواهیم فشار کربنی تولید شده در کارخانههای نیمههادی را کاهش دهیم، باید از هدررفت انرژی جلوگیری کنیم. به همین دلیل، از لامپهای گرمایشی مبتنی بر امواج مادون قرمز استفاده میکنیم، به جای آن اجاقهای قدیمی مبتنی بر مقاومت الکتریکی. منطق این روش ساده است: امواج مادون قرمز، گرما را مستقیماً به روی ویفر منتقل میکنند.
اما مشکل اینجاست که اگر سیستم کنترلی مناسبی نداشته باشیم، تمام مزایای استفاده از این لامپها از بین خواهد رفت. در چنین شرایطی، استفاده از ترموکوپلها ضروری میشود.
چرا سرعت اهمیت زیادی دارد؟
در این لامپها، اندازهگیری ساده دما کافی نیست؛ ما به دادههای لحظهای نیاز داریم تا از فراتر رفتن دما از حد مجاز جلوگیری شود.
فکر کنید: اگر ترموکوپل کند عمل کند، لامپهای مادون قرمز همچنان گرما تولید خواهند کرد، حتی پس از رسیدن به دمای مورد نظر. در این صورت، انرژی زیادی بیهوده هدر خواهد رفت؛ علاوه بر این، خطر آسیب به ویفر نیز وجود دارد. برای جلوگیری از این مشکل، از پروبهای با کیفیت بالا مانند نوع K یا N استفاده میکنیم. همچنین از پوششهای نازک برای کاهش تأخیر حرارتی استفاده میکنیم؛ این کار باعث میشود پروب سریعتر واکنش نشان دهد.
مقابله با گرما و تغییرات دما
لامپهای مادون قرمز با توان بالا، گرمای شدیدی تولید میکنند؛ این گرما میتواند پروبهای معمولی را ذوب کند.
برای جلوگیری از این مشکل، از اتصالات عایقبندی شده از جنس سرامیک استفاده میکنیم؛ این کار باعث میشود سیمهای پروب در برابر تابش مداوم امواج مادون قرمز مقاومت کنند. اگر این عایقبندی از بین برود، دمای پروب تغییر خواهد کرد.
تغییرات دما یک مشکل بزرگ است؛ زیرا باعث میشود کنترلکننده PID دچار مشکل شود و توان را بارها تغییر دهد. این کار باعث کاهش کارایی سیستم میشود و فشار زیادی بر منابع تغذیهای وارد میکند.
تعادل بین سرعت و کارایی
طبیعتاً میخواهیم پروب تا حد امکان نزدیک به ویفر باشد؛ این کار باعث میشود پروب سریعتر واکنش نشان دهد.
اما این کار معایبی نیز دارد؛ هرچه پروب نزدیکتر باشد، ترموکوپل بیشتر آسیب میبیند. پروبهای نازک البته سریعتر واکنش نشان میدهند، اما زودتر از بین میروند. بنابراین باید تعادلی بین فراوانی گرفتن دادهها و فراوانی تعویض قطعات پیدا کنیم.
نکته آخر: از پروبهای دارای محافظ برای جلوگیری از تداخلات الکتریکی استفاده کنید؛ این کار باعث میشود صرفهجویی انرژی بر اساس دادههای واقعی و خالص انجام شود، نه فقط بر اساس نویزهای الکتریکی.