Reducir el desperdicio en las fases de procesamiento semiconductores: la verdad sobre la calefacción por infrarrojos
Si realmente queremos lograr los objetivos de neutralidad de carbono en las fábricas de semiconductores, debemos dejar de desperdiciar tanta energía durante la fase de calentamiento. Durante mucho tiempo, todos utilizaron calentadores resistivos convencionales. Pero el problema es que esos calentadores son ineficientes.
Hemos pasado a utilizar lámparas de infrarrojos compatibles con el vacío. En lugar de intentar calentar toda la cámara de vacío —lo cual supone un desperdicio total de energía—, estas lámparas dirigen el calor directamente hacia la oblea. Simple.
Cómo funciona en realidad en el vacío
La física se vuelve compleja en el vacío, ya que la convección desaparece. Solo queda la radiación. Diseñamos nuestras lámparas de infrarrojos para que emitan radiación de onda corta. Esta radiación penetra directamente en el material a calentar, sin desperdiciar energía en calentar las paredes de la cámara o cualquier gas que pueda quedar allí. De esta manera, todo el proceso se vuelve más eficiente.
Pero hay un problema: como no hay aire que transporte el calor, la superficie de la lámpara se calienta rápidamente. Para mantener todo limpio, utilizamos envoltorios de cuarzo de alta pureza. Si se utiliza cuarzo barato, se producirá emisión de gases, lo cual puede contaminar el silicio.
También debemos tener mucho cuidado con la potencia de las lámparas. Sin aire para enfriarlas, la oblea no puede eliminar el exceso de calor. Si se supera ese límite, el sustrato se dañará.
Ahorro de energía y espacio
El mayor beneficio en términos de huella de carbono es el tiempo necesario para alcanzar la temperatura deseada. Los calentadores resistivos tardan mucho tiempo en calentarse. Es como esperar a que un horno antiguo se caliente. Nuestros sistemas de infrarrojos alcanzan la temperatura deseada en segundos. Se gasta menos tiempo en espera y más tiempo en procesar las piezas.
Además, estas unidades generan mucha energía, pero ocupan muy poco espacio. Eso significa que se puede reducir el tamaño de los calentadores y así dejar más espacio para otras herramientas en la sala limpia.
Las compensaciones
Bueno, la calefacción por infrarrojos de alta intensidad no es una solución mágica. Impone una gran carga a los cables y fuentes de alimentación. Cuando se aplica tanta potencia en un espacio tan reducido, los sistemas de refrigeración externos deben funcionar perfectamente. Si fallan, la lámpara se destruirá al instante, ya que no tiene dónde disipar el calor.