ভ্যাকুয়ামে ঠিকভাবে তাপ সরবরাহ করা: IR পদ্ধতি
যখন আপনি সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফারগুলো নিয়ে কাজ করেন, তখন আপনি চান না যে কোনো ধূলিকণা বা অন্য কোনো অপ্রয়োজনীয় পদার্থ ওয়েফারগুলোকে নষ্ট করে দেয়। কিন্তু তাপ সরবরাহ করা তো অপরিহার্য। সমস্যা হলো, ভ্যাকুয়ামে গরম বাতাস ছড়ানো সম্ভব নয়; কারণ সেখানে কোনো বায়ুই নেই।
এখানেই ভ্যাকুয়াম-সংগত IR হিটারগুলো কাজে আসে। পরিবেশকে উত্তপ্ত করার চেষ্টা না করে, আমরা সরাসরি লক্ষ্যবস্তুটিকে তাপ সরবরাহ করি। এটা খুবই কার্যকর পদ্ধতি; এতে ভ্যাকুয়ামের কোনো ক্ষতি হয় না।
এর পদার্থবিজ্ঞান
যেহেতু কনভেকশনের মাধ্যমে তাপ সরবরাহ করা সম্ভব নয়, তাই রেডিয়েশনই আপনার একমাত্র উপায়। আমরা সাধারণত শর্টওয়েভ IR ল্যাম্প ব্যবহার করি। কেন? কারণ এগুলো লংওয়েভ ল্যাম্পগুলোর তুলনায় অনেক দ্রুত উপাদানগুলোকে উত্তপ্ত করতে পারে।
ল্যাম্প নির্বাচন করার সময় আমরা পাওয়ার ডেনসিটি বিবেচনা করি। আমরা উচ্চ-ওয়াটেজের কোয়ার্টজ উপাদান ব্যবহার করি; এগুলো কয়েক সেকেন্ডের মধ্যেই লক্ষ্যমাত্রা তাপমাত্রায় পৌঁছে দেয়।
এটা খুবই দ্রুত। এর ফলে আপনার কাজের সময় কমে যায়। যখন আপনাকে অপেক্ষা করতে হয় না, তখন প্রতি ওয়েফারের জন্য কম বিদ্যুৎ ব্যবহৃত হয়। খুবই সহজ।
সমস্যাগুলো
এখানে যেকোনো সাধারণ ল্যাম্প ব্যবহার করা যাবে না। সাধারণ কাঁচ ভ্যাকুয়ামে ব্যবহার করলে সমস্যা হয়—এটা চাপের কারণে ভেঙে যেতে পারে, অথবা অশুদ্ধি নির্গত হয়ে ওয়েফারগুলো নষ্ট হয়ে যেতে পারে।
আমরা উচ্চ-পরিশোধিত সিনথেটিক কোয়ার্টজ ব্যবহার করি। আমরা টাঙ্গস্টেন ফিলামেন্টও ব্যবহার করি; যাতে দ্রুত উত্তপ্ত/শীতল হওয়ার সময় ল্যাম্পগুলো নষ্ট না হয়। এমনকি সিল ও কানেক্টরগুলোও ভ্যাকুয়াম-সংগত হওয়া উচিত। একটুও লিক হলেই চেম্বারের চাপ কমে যায়; ফলে আপনার যন্ত্রপাতিগুলো নষ্ট হয়ে যায়।
কিন্তু সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো “হিট সোক”। যেহেতু ল্যাম্প থেকে তাপ সরানোর জন্য কোনো বায়ু নেই, তাই ল্যাম্পটি অতিরিক্ত তাপ গ্রহণ করে। যদি ওয়াটার-কুলিং সিস্টেমটি সঠিকভাবে না থাকে, তাহলে চেম্বারের সিলগুলো নষ্ট হয়ে যেতে পারে। এটা একটি বড় সমস্যা।
কার্বন ও খরচ কমানো
পুরানো পদ্ধতিগুলোতে রেজিস্টিভ ফার্নেস ব্যবহৃত হয়। অর্থাৎ, ওয়েফারকে উত্তপ্ত করার জন্য বড় আকারের ইনার্ট স্টিল ব্যবহৃত হয়। এটা অপচয়।
IR পদ্ধতি ব্যবহার করলে শুধুমাত্র যে অংশটিকে উত্তপ্ত করা দরকার, সেটিকেই উত্তপ্ত করা হয়। চেম্বারের বাকি অংশগুলো উপেক্ষা করা হয়। ফলে প্রতি ব্যাচে কম কিলোওয়াট-ঘন্টা বিদ্যুৎ ব্যবহৃত হয়। এটাই হলো কার্যকর উপায়—কোনো ধরনের কম্প্রোমাইস না করেই কারখানাকে “সবুজ” করা যায়।