Reducir las emisiones de carbono en las salas limpias: por qué el calor por infrarrojos es la solución ideal
La mayoría de los hornos utilizados en la fabricación de semiconductores siguen dependiendo del calentamiento por convección. Básicamente, se calienta una gran cantidad de aire para lograr que las obleas se calienten. Este método es lento y desperdiciador. Además, es un poco obsoleto si realmente queremos construir fábricas “verdes”.
Por eso, estamos viendo un gran cambio hacia el uso del calentamiento por infrarrojos.
El secreto está en cómo se transmite la energía.
Con el calentamiento por convección, hay que esperar a que el aire se caliente. Con los infrarrojos, la energía se transmite a través de radiación electromagnética. Esta energía llega directamente al sustrato. De esta manera, no se desperdicia dinero calentando cada centímetro cúbico de la sala limpia solo para procesar unas pocas obleas.
Utilizamos emisores de infrarrojos de onda corta para calentar rápido los materiales. Como el proceso es muy rápido, todo el ciclo se completa más pronto. Cuando la máquina funciona menos horas para alcanzar los objetivos deseados, la huella de carbono disminuye naturalmente.
Pero no basta con colocar una lámpara dentro del horno.
Las salas limpias son muy exigentes. Para mantener todo en condiciones óptimas y evitar la liberación de gases, utilizamos envolturas de cuarzo de alta pureza. También tenemos que ser creativos con la disposición de estas lámparas, ya que es difícil instalarlas en espacios reducidos sin afectar el flujo de aire de refrigeración.
Además, existe el problema del equilibrio térmico. Se necesita suficiente calor para ser eficientes, pero demasiada potencia en un mismo lugar puede deformar las obleas o causar choques térmicos. Pasamos mucho tiempo ajustando la longitud de onda para que sea perfectamente adecuada para los materiales con los que trabajamos.
¿Cuál es el problema? La refrigeración.
Los sistemas de infrarrojos de alta potencia generan una gran cantidad de calor. Aunque esto es bueno para acelerar el proceso, también supone una gran carga para los sistemas de refrigeración de la planta. Si los intercambiadores de calor no son lo suficientemente eficaces, la temperatura ambiente comenzará a aumentar.
También es importante ajustar perfectamente los controladores PID. Si no están bien configurados, se superará la temperatura deseada, lo cual resulta problemático.
En resumen, pasar al uso de infrarrojos significa eliminar los retrasos en el proceso. Cuando dejamos de depender del aire para generar calor, ahí es cuando realmente se logran grandes ahorros de energía.