Reducir las emisiones de carbono en las fábricas de semiconductores: por qué el calentamiento por infrarrojos es la solución ideal
Si realmente queremos alcanzar esos objetivos de neutralidad en términos de emisiones de carbono en las fábricas de semiconductores, debemos dejar de desperdiciar energía. ¿Cuál es el principal culpable? La forma en que calentamos las obleas.
La mayoría de los calentadores resistentes antiguos funcionan como calefactores para toda la máquina. Emiten calor hacia el chasis y el aire circundante, lo cual representa un gran desperdicio de energía. Por eso hemos optado por usar lámparas de infrarrojos de onda corta. En lugar de calentar toda la habitación, dirigimos la energía directamente hacia la oblea. Es más rápido, más eficiente y requiere menos energía.
El secreto está en la física.
Imagínese estar bajo el sol en un día frío. Siente el calor en su piel, incluso si el aire está helado. Eso es calor radiante. Al ajustar la longitud de onda para que coincida con la del silicio o del material utilizado en las obleas, estas absorben la energía. Ya no tenemos que luchar contra el aire o las paredes de la cámara. Esto reduce el consumo de energía por oblea, lo cual es una gran ventaja para reducir la huella de carbono de la fábrica.
Pero no se puede simplemente aumentar la potencia.
Al instalar estos sistemas, lo importante es la velocidad de calentamiento. Los sistemas de alta potencia permiten lograr una densidad térmica suficiente para un procesamiento rápido.
Pero hay un problema: hay que tener cuidado con el equilibrio térmico. Si se aplica demasiada energía en un mismo punto, la oblea se deformará. Es un equilibrio delicado. Se necesita un controlador PLC con un sistema PID preciso para regular la potencia de las lámparas en cuanto se alcance el punto deseado.
¿Y qué pasa con el hardware?
La buena noticia es que estos dispositivos suelen ser reemplazos directos de los elementos de calentamiento antiguos. Utilizamos envolturas de cuarzo para proteger los filamentos de tungsteno y asegurar que todo permanezca químicamente puro.
Pero hay que tener cuidado: las lámparas de infrarrojos de alta intensidad se calientan mucho. Si los ventiladores o sistemas de refrigeración no están bien configurados, habrá problemas. Si ese sistema de refrigeración falla, las lámparas se quemarán rápidamente.
La verdadera ventaja de este sistema es que reduce la masa térmica del equipo. Como hay menos metal pesado que calentar, la máquina se calienta más rápido y deja de perder energía cada vez que está inactiva. Simplemente funciona mejor.