Reduzindo o desperdício em semicondutores: A verdade sobre o uso de aquecimento por infravermelhos
Se realmente quisermos alcançar os objetivos de neutralidade carbônica nas fábricas de semicondutores, precisamos parar de desperdiçar tanta energia durante a fase de aquecimento. Por muito tempo, todos usaram aquecedores resistentes tradicionais. Mas o problema é que esses aquecedores são ineficientes.
Passamos a usar lâmpadas de infravermelhos compatíveis com ambientes a vácuo. Em vez de tentar aquecer toda a câmara a vácuo – o que é um completo desperdício de energia – essas lâmpadas direcionam o calor diretamente para o wafer. Simples assim.
Como funciona na prática em um ambiente a vácuo
A física se torna mais complexa em um ambiente a vácuo, pois a convecção não acontece. Resta apenas a radiação. Projetamos nossas lâmpadas de infravermelhos para emitir radiação de onda curta. Essa radiação atravessa diretamente o material alvo, sem desperdiçar energia aquecendo as paredes da câmara ou qualquer gás presente nela. Isso torna todo o processo mais eficiente.
Mas há um problema: como não há ar para dispersar o calor, a superfície da lâmpada fica muito quente rapidamente. Para manter tudo limpo, usamos invólucros de quartzo de alta pureza. Se forem usados quartzos de baixa qualidade, haverá liberação de gases, o que causará contaminação do silício.
Também precisamos ter cuidado com a potência das lâmpadas. Sem ar para esfriar o equipamento, o wafer não consegue dissipar o calor em excesso. Se exagerarmos, o substrato será danificado.
Economizando energia e espaço
A maior vantagem em termos de redução da pegada de carbono é o tempo necessário para atingir a temperatura desejada. Os aquecedores resistentes demoram muito para funcionar. É como esperar que um forno antigo se aqueça. Nossos sistemas de infravermelhos atingem a temperatura desejada em segundos. Assim, gastamos menos tempo parados e mais tempo processando os componentes.
Além disso, esses dispositivos são muito eficientes energeticamente, mas ocupam pouco espaço. Isso significa que é possível diminuir o tamanho dos aquecedores e liberar espaço para outros equipamentos na sala limpa.
As desvantagens
Veja bem, o uso de infravermelhos de alta intensidade não é uma solução mágica. Ele exige muito esforço dos cabos elétricos e das fontes de alimentação. Quando se emprega tanta potência em um ambiente a vácuo, os sistemas de refrigeração precisam ser perfeitos. Se o sistema de refrigeração falhar, a lâmpada queimará imediatamente, pois não há onde dissipar o calor.