फैक्ट्री में कार्बन उत्सर्जन को कम करना: गर्म करने हेतु शॉर्टवेव आईआर क्यों बेहतर विकल्प है?
सच कहें तो, सेमीकंडक्टर फैक्ट्रियों में कार्बन न्यूट्रैलिटी हासिल करना बहुत ही कठिन कार्य है। इस समस्या का एक बड़ा कारण है – गर्मी का प्रबंधन। लंबे समय से हम रेजिस्टिव हीटिंग का उपयोग करते आए हैं, लेकिन यह विधि अप्रभावी है; क्योंकि इसमें वेफर के चारों ओर की हवा को गर्म करने में बहुत ऊर्जा खर्च हो जाती है।
इसीलिए हम शॉर्टवेव इन्फ्रारेड लैंपों का उपयोग कर रहे हैं। ऐसे लैंप, गर्मी को सीधे वेफर की सतह पर ही भेजते हैं। इससे प्रक्रिया का तापमान तेजी से प्राप्त होता है, और कमरे के बाकी हिस्सों को गर्म करने हेतु अतिरिक्त ऊर्जा खर्च नहीं होती।
ऊर्जा संबंधी विवरण
जब हम ऐसी प्रणालियों को स्थापित करते हैं, तो हमारा लक्ष्य तेजी है। हम चाहते हैं कि प्रक्रिया जल्दी ही पूरी हो जाए।
हम उच्च-वॉटेज वाले क्वार्ट्ज लैंपों का उपयोग करते हैं; क्योंकि ये बड़ी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न कर सकते हैं, बिना पूरे उपकरण को गर्म किए। ऐसे में ऊर्जा सीधे वेफर पर ही पहुँचती है। चूँकि यह प्रक्रिया प्रत्यक्ष विकिरण पर आधारित है, इसलिए ऊर्जा संचरण तुरंत ही हो जाता है।
लेकिन एक समस्या यह है कि यदि हम इन लैंपों को अधिकतम स्तर पर चलाएं, तो वेफर बहुत गर्म हो जाता है। इससे वैक्यूम सील एवं कूलिंग सिस्टम पर बहुत दबाव पड़ता है। यदि कूलिंग पानी का प्रवाह सही न हो, तो सील खराब हो सकती है। यह ऐसा संतुलन है जिसे हमें संभालना ही होता है।
क्वार्ट्ज एवं “मैचिंग” का विज्ञान
हम हैलोजन-युक्त क्वार्ट्ज ट्यूबों का उपयोग करते हैं; क्योंकि ये लंबे समय तक काम करते हैं एवं स्थिर रहते हैं। क्वार्ट्ज इसलिए भी अच्छा है, क्योंकि यह शॉर्टवेव विकिरण को अपने अंदर नहीं रोकता, बल्कि उसे सीधे आगे ही भेज देता है।
लेकिन यहाँ एक चतुराई भी है – जिस सेमीकंडक्टर सामग्री का हम उपयोग कर रहे हैं, उसके अनुसार हम ट्यूबों पर विशेष कोटिंग लगाते हैं। ऐसा करने से विकिरण का स्पेक्ट्रम उस सामग्री के अवशोषण बैंड के अनुरूप हो जाता है।
इसे रेडियो के ट्यूनिंग जैसा ही समझ सकते हैं – जब तरंगदैर्घ्य मेल खाता है, तो सामग्री ऊर्जा को अवशोषित कर लेती है, न कि उसे परावर्तित करती है। कम परावर्तन का मतलब है कम ऊर्जा का अपव्यय। चूँकि हम मानक कनेक्टरों का उपयोग करते हैं, इसलिए हम इन ट्यूबों को अपनी मौजूदा प्रणालियों में ही उपयोग में ला सकते हैं… पूरी प्रणाली को फिर से बनाने की आवश्यकता ही नहीं है।
वास्तविक दुनिया में प्रभाव
आईआर तकनीक का उपयोग करना पृथ्वी एवं बजट दोनों के लिए ही फायदेमंद है। अब हमें उन भारी हीटिंग उपकरणों की आवश्यकता ही नहीं है… जो वेफर बाहर जाने के बाद भी गर्म ही रहते हैं। हर वेफर के लिए हम ऊर्जा बचा सकते हैं।
यह “हरित कारखाने” के लक्ष्यों को हासिल करने हेतु एक व्यावहारिक तरीका है… इससे हम अपने कार्बन उत्सर्जन को कम कर सकते हैं, बिना अपनी प्रक्रियाओं की गति कम किए या अपने लाभ को नुकसान पहुँचाए। यह वाकई एक बेहतरीन विकल्प है।