Reduzindo as emissões de carbono nas fábricas de semicondutores: Por que o aquecimento por radiação infravermelha realmente funciona
Se quisermos realmente alcançar a neutralidade carbônica nas fábricas de semicondutores, precisamos parar de desperdiçar energia.
Pensemos nos velhos fornos de convecção e nos aquecedores resistentes. Eles funcionam basicamente como aquecedores para todo o ambiente. Eles desperdiçam calor por toda parte, o que faz com que o sistema de refrigeração tenha que trabalhar mais para evitar que a sala se torne uma “sauna”. É um ciclo vicioso.
Podemos resolver isso adotando o aquecimento por radiação infravermelha. Em vez de aquecer o ar, focamos o calor diretamente no wafer.
Pare de aquecer o ar
As lâmpadas de radiação infravermelha utilizam ondas eletromagnéticas. Elas não aquecem as paredes da câmara ou o ar ao redor delas. A energia vai diretamente para o wafer ou para o substrato.
É rápido. Muito rápido.
Isso significa que o tempo de aquecimento diminui de minutos para segundos. Ao reduzir esse tempo, a conta de energia por lote de wafers também diminui significativamente.
Detalhes sobre a carga térmica
Como as lâmpadas de ondas curtas têm grande potência, não é preciso um espaço enorme para seu funcionamento. É possível usar um ponto focal preciso, em vez de aquecedores volumosos. A resposta térmica é quase imediata.
Isso é perfeito para ciclos de cozimento ou cura de alta precisão, onde cada segundo conta.
Mas é preciso ter cuidado com a densidade de potência. Se aumentarmos demais a potência, acabaremos criando pontos quentes no wafer. É preciso ajustar os controladores PID de acordo com a emissividade dos materiais, para não ultrapassarmos a temperatura desejada.
Fazendo isso funcionar no mundo real
Ninguém quer um sistema difícil de manter. Por isso, construímos esses sistemas de modo que possam ser trocados rapidamente. Usamos invólucros de quartzo e conectores padrão. Quando uma lâmpada se quebra, basta substituí-la por outra. Não há necessidade de passar horas recalibrando todo o sistema.
Para ser honesto: a radiação infravermelha não é uma solução mágica para todos os processos. É preciso repensar a geometria da câmara. Se as peças tiverem formas estranhas, haverá áreas que não receberão calor suficiente. É preciso ser criativo na disposição das lâmpadas para garantir que o aquecimento seja uniforme em toda a superfície.