Reduzindo as emissões de carbono nas salas limpas: por que o IR é a solução ideal
A maioria dos fornos utilizados na indústria de semicondutores ainda depende do método de aquecimento por convecção. Basicamente, o ar ao redor do wafer é aquecido para que ele fique quente. Esse método é lento e desperdiçador de recursos. Além disso, é um pouco obsoleto se você realmente deseja construir uma fábrica “verde”.
É por isso que há uma tendência crescente em usar o aquecimento por radiação infravermelha.
O segredo está na maneira como a energia é transmitida.
Com o método de convecção, é preciso esperar que o ar se aqueça. Já com o IR, a energia é transmitida por meio de radiação eletromagnética. Ela atinge diretamente o substrato. Assim, não há desperdício de energia para aquecer cada centímetro cúbico da sala limpa, apenas para processar alguns wafers.
Usamos emissores de IR de onda curta para aquecer rapidamente os materiais. Como o processo é rápido, todo o ciclo é concluído mais rapidamente. Quando a máquina funciona por menos horas para alcançar os objetivos desejados, a pegada de carbono diminui naturalmente.
Mas não basta simplesmente colocar uma lâmpada no forno.
As salas limpas exigem cuidados especiais. Para manter tudo limpo e evitar a liberação de gases, usamos invólucros de quartzo de alta pureza. Também precisamos ser criativos com o layout dos equipamentos – colocar essas lâmpadas em espaços pequenos sem atrapalhar o fluxo de ar refrigerante é um desafio.
Além disso, existe o problema de encontrar o equilíbrio certo entre calor e eficiência. É preciso ter calor suficiente para que o processo seja eficaz, mas se houver muitos watts em um único ponto, o wafer pode se deformar ou sofrer choque térmico. Gastamos muito tempo ajustando o comprimento de onda para que ele se adapte perfeitamente aos materiais utilizados.
O problema? O resfriamento.
Os sistemas de IR de alta potência geram uma grande quantidade de calor. Isso é ótimo para acelerar o processo, mas também sobrecarrega o sistema de resfriamento da fábrica. Se os trocadores de calor não forem suficientes, a temperatura ambiente começará a aumentar.
Também é importante ajustar corretamente os controladores PID. Se eles não funcionarem bem, a temperatura pode ultrapassar os limites desejados, o que causa problemas.
No final das contas, mudar para o uso do IR significa eliminar a demora no processo. Quando deixamos de depender do ar para realizar o trabalho pesado, é aí que ocorre a verdadeira economia de energia.