Reduzindo as emissões de carbono nas fábricas de semicondutores: por que o aquecimento por IR realmente funciona
As fábricas de semicondutores estão sob pressão para alcançar as metas de neutralidade carbônica. Mas, se olharmos para o processo de secagem dos wafer, veremos que uma grande quantidade de energia é desperdiçada nessa etapa.
Eu vejo isso o tempo todo: as fábricas ainda utilizam fornos convencionais ou elementos de aquecimento antigos. Isso é ineficiente. Na verdade, você está gastando muito dinheiro para aquecer toda a câmara e o ar ao redor, quando o que importa mesmo é o próprio wafer.
A verdade sobre as auditorias com IR
Quando entro em uma fábrica para fazer uma auditoria da linha de secagem, a primeira coisa que procuro é o “atraso térmico”. Pense nisso: o processo convencional é lento. É preciso primeiro aquecer o ar, e só então o ar aquece o wafer. Leva muito tempo. Já o aquecimento por IR elimina esse intermediário. A energia é enviada diretamente para a superfície do wafer, por meio de radiação eletromagnética.
Ao usar radiação infravermelha de onda curta, você evita desperdiçar energia nas paredes da máquina e no ar ao redor dela. O consumo de energia por wafer diminui. É simples assim.
Como configurar corretamente o sistema (e onde isso pode dar errado)
Não basta simplesmente substituir o aquecedor. Não é tão fácil assim. Para reduzir realmente as emissões de carbono, é necessário ajustar o comprimento de onda da radiação infravermelha. Se o emissor de IR não estiver sintonizado com o espectro de absorção específico do wafer ou da substância que se deseja secar, você está apenas desperdiçando eletricidade.
Geralmente, usamos lâmpadas de quartzo de alta densidade. Por quê? Porque elas aquecem e esfriam rapidamente. Assim, os aquecedores não ficam funcionando o tempo todo enquanto se espera entre um lote e outro.
Mas há um problema: a radiação infravermelha de alta intensidade torna as lâmpadas muito quentes – especialmente nas extremidades delas. Se você poupar nos ventiladores de resfriamento ou nos sistemas de resfriamento por água, seus conectores podem ser danificados. É um problema que você não quer ter.
O impacto disso nos números relacionados à sustentabilidade
Quando se substitui o método convencional pelo aquecimento por IR, os resultados melhoram significativamente. Você utiliza menos quilowatts-hora por unidade. A estação de secagem ocupa menos espaço. Além disso, como os aquecedores funcionam por períodos menores, você consome menos energia da rede elétrica, o que reduz as emissões de CO2.
Você consegue processar os wafer mais rapidamente, e seus números relacionados à sustentabilidade ficam mais precisos. É uma situação vantajosa para todos.