Reducir las emisiones de carbono en las fábricas de semiconductores: Por qué el calentamiento por infrarrojos funciona realmente
Si realmente queremos lograr la neutralidad de carbono en las fábricas de semiconductores, debemos dejar de desperdiciar energía.
Piense en esos hornos de convección tradicionales y los calentadores resistivos. Básicamente, son como calefactores para toda la habitación. Calientan todo a su alrededor, lo que significa que el sistema de climatización tiene que trabajar más para evitar que la sala se convierta en una sauna. Es un ciclo vicioso.
Podemos solucionar esto utilizando el calentamiento por infrarrojos. En lugar de calentar el aire, dirigimos la energía directamente hacia la wafer.
Dejar de calentar el aire
Lo bueno de las lámparas de infrarrojos es que utilizan ondas electromagnéticas. No calientan las paredes de la cámara ni el aire que las rodea. La energía va directamente a la wafer o al sustrato. Es muy rápido. Hablamos de reducir los tiempos de calentamiento de minutos a segundos. Al reducir ese tiempo, la factura de electricidad por cada lote de wafers disminuye significativamente.
Detalles sobre la carga térmica
Dado que las lámparas de infrarrojos de onda corta son muy eficientes, no se necesita un espacio enorme para su uso. Se pueden usar focos más pequeños. La respuesta térmica es casi instantánea. Es perfecto para procesos de cocción o curado de alta precisión, donde cada segundo cuenta.
Pero hay que tener cuidado con la densidad de potencia. Si aumentamos demasiado la potencia para acelerar el proceso, aparecerán puntos calientes en la wafer. Allí es donde se realiza el trabajo real: ajustar los controladores PID según la emisividad específica de los materiales, para no superar la temperatura deseada.
Hacer que funcione en el mundo real
Nadie quiere un sistema que sea difícil de mantener. Por eso diseñamos estos sistemas para que se puedan reemplazar fácilmente. Utilizamos envoltorios de cuarzo y conectores estándar. Cuando una lámpara se quemó, basta con reemplazarla por otra nueva. No es necesario pasar horas recalibrando todo el sistema.
Para ser honesto: los infrarrojos no son la solución mágica para todos los procesos. Hay que reconsiderar la geometría de la cámara. Si las piezas tienen formas extrañas, habrá zonas que no reciben calor. Habrá que ser creativo al organizar las lámparas para asegurar que todo quede bien calentado.