Redução das emissões de carbono nas fábricas de semicondutores: por que o aquecimento por radiação infravermelha faz sentido
Se realmente quisermos alcançar as metas de neutralidade carbônica nas fábricas de semicondutores, precisamos parar de desperdiçar energia. Qual é o maior culpado por isso? A maneira como aquecemos os waferes.
A maioria dos aquecedores resistentes tradicionais funciona como aquecedores comuns para todo o equipamento. Eles dissipam calor para o chassi e para o ar ao redor, o que representa um grande desperdício de energia. Por isso, passamos a usar lâmpadas de radiação infravermelha de onda curta. Em vez de aquecer o ambiente inteiro, direcionamos a energia diretamente para o wafer. Isso torna o processo mais rápido, eficiente e limpo.
O segredo está na física.
Pense nisso como ficar ao sol em um dia frio: você sente o calor na pele, mesmo quando o ar está gelado. Isso é calor radiante. Ao ajustar o comprimento de onda da radiação para corresponder ao silício ou aos materiais utilizados nos waferes, eles absorvem a energia diretamente. Assim, não há necessidade de lidar com o ar ou com as paredes da câmara. Isso reduz o consumo de energia por wafer, o que é uma grande vantagem para a pegada de carbono da fábrica.
Mas não se pode simplesmente aumentar a potência.
Quando configuramos esses sistemas, o importante é a velocidade de aquecimento. Arranjos de alta potência permitem obter uma densidade de calor suficiente para processamentos rápidos.
Mas há um detalhe importante: é preciso controlar bem o calor gerado. Se se injetar muita energia em um único ponto, o wafer pode se deformar. É preciso equilíbrio. É necessário usar um controle PID preciso para diminuir a potência das lâmpadas assim que se atinge o ponto desejado.
E quanto ao hardware?
A boa notícia é que essas lâmpadas geralmente podem substituir os antigos elementos de aquecimento. Usamos invólucros de quartzo para proteger os filamentos de tungstênio e garantir que tudo permaneça quimicamente puro.
Mas atenção: as lâmpadas de radiação infravermelha de alta intensidade ficam muito quentes. Se os ventiladores ou sistemas de refrigeração não estiverem instalados corretamente, haverá problemas. Se esse sistema de refrigeração falhar, as lâmpadas podem queimar antes que você perceba.
A verdadeira vantagem dessa solução é a redução da massa térmica do equipamento. Como há menos metais pesados para serem aquecidos, a máquina aquece mais rapidamente e para de desperdiçar energia sempre que fica parada. Ela simplesmente funciona melhor.