Reduzindo as emissões de carbono na fabricação de semicondutores com radiação infravermelha de onda curta
Se realmente quisermos alcançar a neutralidade de carbono na produção de semicondutores, precisamos parar de aquecer tudo só para aquecer um único componente. O aquecimento convencional é um desperdício de energia. É como tentar aquecer uma única fatia de pizza aquecendo todo o quarto.
É aí que entra a radiação infravermelha de onda curta (SWIR). Em vez de aquecer o ar, usamos energia radiativa direcionada. É uma maneira muito mais eficiente de trabalhar.
Por que a física é importante nisso
A vantagem da SWIR é que ela transmite energia por meio de radiação eletromagnética. Não há desperdício de energia ao aquecer o chassi da ferramenta ou o ar ao redor dela. A energia é direcionada diretamente para o wafer.
Ao utilizar uma faixa de comprimento de onda entre 0,7 e 2,5 μm, eliminamos completamente o atraso térmico. Os tempos de aquecimento diminuem significativamente. E, como a ferramenta não fica em altas temperaturas por tanto tempo, o consumo de energia por wafer também diminui bastante. É simplesmente mais eficiente.
Os equipamentos necessários e os compromissos envolvidos
Para obter o tipo de fluxo de calor necessário, utilizamos lâmpadas de quartzo de alta potência. Não se trata de lâmpadas comuns. Usamos tubos cheios de halogênio, para que os filamentos não derretam sob o calor extremo.
Combinamos esses equipamentos com controladores de precisão, para garantir que o calor não exceda o limite desejado. Mas há um problema: quando se utiliza 2 kW ou mais em um espaço pequeno, as temperaturas aumentam rapidamente.
Os sistemas de resfriamento precisam ser precisos. Se os dissipadores de calor não conseguirem remover o calor excessivo das peças eletrônicas, elas vão se danificar. É preciso equilibrar tudo isso.
Tornando a “fábrica verde” realidade
O melhor é que a substituição dos antigos aquecedores resistentivos por arranjos de IR permite um funcionamento imediato. Não há mais desperdício de energia em ciclos longos de pré-aquecimento.
Projetamos esses equipamentos para serem substitutos diretos dos antigos. Não é preciso demolir nada ou comprar novas estruturas de aço; eles se encaixam perfeitamente nos espaços já existentes.
Reduzir a pegada de carbono não significa encontrar uma solução mágica. Trata-se de evitar o desperdício de energia quando as ferramentas ficam ociosas. Com a SWIR, é possível ligar e desligar a energia em milissegundos. A energia é consumida apenas quando há processamento. É simples assim.