वैक्यूम में उचित तापमान प्राप्त करना: आईआर विधि
जब आप सेमीकंडक्टर वेफरों के साथ काम कर रहे होते हैं, तो आप नहीं चाहते कि कोई धूल कण या अन्य अशुद्धियाँ उन वेफरों को नष्ट कर दें। लेकिन फिर भी आपको तापमान आवश्यक है। समस्या यह है कि वैक्यूम में गर्म हवा भेजना संभव ही नहीं है… क्योंकि वहाँ तो हवा ही नहीं है।
ऐसी स्थिति में ही वैक्यूम-अनुकूल आईआर हीटरों का उपयोग किया जाता है। ये हीटर, वातावरण को गर्म करने के बजाय, सीधे ही लक्षित सतह पर ऊर्जा भेजते हैं। यह विधि सरल है, प्रभावी है, एवं वैक्यूम स्थिति को भी प्रभावित नहीं करती।
इसका भौतिकीय सिद्धांत
चूँकि वहाँ हवा ही नहीं है, इसलिए विकिरण ही एकमात्र विकल्प है। हम आमतौर पर शॉर्टवेव आईआर लैंपों का ही उपयोग करते हैं… क्योंकि ये लैंप, लॉन्गवेव लैंपों की तुलना में तेज़ी से सामग्री को गर्म कर देते हैं।
ऐसे लैंपों का चयन करते समय हम उनकी ऊर्जा-घनत्व को ध्यान में रखते हैं… हम उच्च-वॉटेज वाले क्वार्ट्ज तत्वों का ही उपयोग करते हैं… ताकि लक्षित तापमान तुरंत ही प्राप्त हो सके।
यह बहुत ही तेज़ है… वाकई में बहुत ही तेज़। और इससे आपके कार्य-समय में भी सुधार होता है… क्योंकि आपको चीजों के गर्म होने का इंतज़ार नहीं करना पड़ता… इससे प्रति वेफर पर खर्च होने वाली बिजली की मात्रा भी कम हो जाती है।
“खतरे”: सामग्री एवं गैसों का निकास
यहाँ किसी भी सामान्य लैंप का उपयोग नहीं किया जा सकता… सामान्य काँच, वैक्यूम में बहुत ही खतरनाक है… यह या तो टूट जाता है, या फिर उससे अशुद्धियाँ निकलती हैं… जिससे वेफरों की गुणवत्ता प्रभावित हो जाती है।
हम उच्च-शुद्धता वाले क्वार्ट्ज तत्वों का ही उपयोग करते हैं… हम टंगस्टन फिलामेंटों का भी उपयोग करते हैं… ताकि लैंप तेज़ गर्मी/ठंडक के कारण नष्ट न हो जाएं… यहाँ तक कि सील एवं कनेक्टर भी वैक्यूम-अनुकूल ही होने चाहिए… थोड़ी सी भी लीकेज होने पर चैंबर का दबाव गिर जाता है… और फिर आपको बहुत ही महंगा नुकसान उठाना पड़ता है।
लेकिन एक बात ध्यान में रखना आवश्यक है… ऊष्मा-संचय।
चूँकि वहाँ हवा ही नहीं है, इसलिए ऊष्मा लैंप से बाहर नहीं जा पाती… इससे लैंप का ढाँचा ही क्षतिग्रस्त हो जाता है… यदि वॉटर-कूलिंग सिस्टम ठीक से काम न करे, तो चैंबर की सीलें भी क्षतिग्रस्त हो जाती हैं… यह एक बड़ी समस्या है… जिससे बचना आवश्यक है।
कार्बन एवं लागत को कम करना
पुरानी व्यवस्थाओं में रेजिस्टिव फर्नेसों का ही उपयोग किया जाता है… इससे वेफरों को गर्म करने हेतु बहुत ही अधिक ऊर्जा खर्च होती है… यह ऊर्जा का बहुत ही अपव्यय है।
आईआर विधि का उपयोग करके हम केवल उस ही हिस्से को गर्म करते हैं, जिसे वास्तव में गर्म करने की आवश्यकता है… इससे चैंबर के बाकी हिस्सों पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता… इससे प्रति बैच में खर्च होने वाली ऊर्जा की मात्रा भी कम हो जाती है… यह एक बहुत ही अच्छा तरीका है… जिससे ऊर्जा की बचत होती है, एवं प्रदर्शन में भी कोई कमी नहीं आती।