Reducción de las emisiones de carbono en las fábricas de semiconductores: ¿Por qué la calefacción por infrarrojos funciona realmente?
Las fábricas de semiconductores están bajo presión para cumplir con los objetivos de neutralidad carbónica. Pero si observamos cómo se utiliza la energía en el proceso de secado de los wafer, vemos que una gran cantidad de energía se desperdicia. Siempre veo este problema: las fábricas siguen utilizando hornos convectores o elementos calefactores obsoletos. Es ineficiente. En realidad, se gasta mucho dinero para calentar toda la cámara y el aire circundante, cuando lo que realmente importa es el wafer en sí.
Lo realmente importante en las auditorías por infrarrojos
Cuando entro en una fábrica para auditar su sistema de secado, lo primero que busco es el “retraso térmico”. Piénsenlo: la convección es lenta. Hay que calentar primero el aire, y luego ese aire calienta el wafer. Tarda mucho tiempo. La calefacción por infrarrojos evita este paso intermedio; envía energía directamente a la superficie del wafer a través de radiación electromagnética. Al utilizar infrarrojos de onda corta, dejamos de perder energía en las paredes de la máquina y en el aire circundante. La cantidad de energía necesaria por wafer disminuye. Así de simple.
Cómo configurar correctamente el sistema (y dónde surgen los problemas)
No basta con sustituir el calentador por otro. No es tan fácil. Para reducir efectivamente las emisiones de carbono, hay que ajustar la longitud de onda adecuada. Si el emisor de infrarrojos no está ajustado al espectro de absorción específico del wafer o del material que se desea secar, simplemente se está desperdiciando electricidad. Por lo general, utilizamos lámparas de cuarzo de alta densidad. ¿Por qué? Porque se encienden y se apagan rápidamente. De esta manera, los calentadores no funcionan a plena potencia mientras esperas entre lotes. Pero aquí está el problema: los infrarrojos de alta intensidad generan mucho calor, especialmente en los extremos de las lámparas. Si no se utilizan ventiladores o sistemas de enfriamiento adecuados, los soportes de montaje pueden dañarse o los conectores pueden quemarse. Es un problema del que uno quiere evitarlo.
El impacto en los indicadores de sostenibilidad
Al reemplazar la convección por la calefacción por infrarrojos, los resultados son mucho mejores. Se utilizan menos kilovatios por unidad. La estación de secado ocupa menos espacio en el suelo. Además, como los calentadores funcionan durante periodos más cortos, se consume menos energía, lo que reduce las emisiones de CO2. Los wafer se procesan más rápido, y los indicadores de emisiones de carbono son más precisos. Es una solución ganador-ganador.