Reducir las emisiones de carbono en las fábricas de semiconductores: Por qué el calentamiento por infrarrojos funciona realmente
Seamos honestos: las fábricas de semiconductores son verdaderos consumidores de energía. Si has pasado tiempo en estas instalaciones, sabrás de lo que hablo. La mayoría de los equipos utilizados en estas fábricas dependen del calentamiento por resistencia o de ciclos térmicos ineficientes que solo generan desperdicio de energía. Es una pérdida enorme.
Por eso existe una tendencia creciente hacia el uso de sistemas de calentamiento por infrarrojos de onda corta (SWIR). Es una forma más eficiente de reducir la huella de carbono, sin afectar negativamente la productividad.
Por qué es importante la física detrás de esto
El calentamiento convencional es ineficiente. Intenta calentar el aire o las paredes de la cámara antes de que el calor llegue al wafer. Eso significa un desperdicio de electricidad.
Las lámparas de infrarrojos son diferentes. Actúan directamente sobre el sustrato. Al golpear la banda de absorción específica del material, se reduce significativamente el tiempo necesario para calentarlo. Es rápido, realmente rápido. Además, como los ciclos de calentamiento son más cortos, las máquinas no necesitan consumir tanta energía durante gran parte del día.
Integración en las salas limpias
Nadie quiere reemplazar todo el equipo solo para mejorar el sistema de calentamiento. Sería un desastre.
Diseñamos estas lámparas de manera que puedan integrarse fácilmente en los equipos existentes. Para mantener una alta densidad de calor sin que las lámparas sean demasiado grandes, la mayoría de ellas funcionan con voltajes más altos. Esto permite que las lámparas sean más compactas.
Pero hay un problema: hay que tener en cuenta el sistema de refrigeración. Una matriz de infrarrojos de alta densidad genera mucha energía térmica, pero parte de ese calor vuelve a entrar en el dispositivo. Si los sistemas de refrigeración no son suficientes, se producirá un apagado automático del dispositivo. Y nadie quiere enfrentarse a eso en un martes por la tarde.
El impacto real
Al pasar al uso de infrarrojos, se reducen los kilovatios-hora necesarios para procesar cada wafer. Funciona muy bien como sustituto de los métodos tradicionales de secado y curado.
La mayor ventaja es la mejora en la productividad. Si se puede reducir el tiempo de cocción de 10 minutos a 2 minutos, la cantidad de carbono emitido por unidad también disminuye.
Por supuesto, existe un compromiso: las lámparas de infrarrojos de alta intensidad no duran tanto como las bobinas resistentes tradicionales. Básicamente, se sacrifica la economía de energía a cambio de un mantenimiento más frecuente. Pero los ahorros energéticos suelen hacer que sea una decisión lógica.