Reduzindo a emissão de carbono na fabricação de chips com aquecimento por IR
A fabricação de semicondutores exige controle preciso. É necessário que o calor seja aplicado de maneira precisa, sem que haja nem mesmo uma pequena partícula de poeira ou molécula de gás que possa estragar o wafer.
Por muito tempo, os fornos de convecção foram a solução utilizada. Mas, para sermos honestos, aquecer todo um ambiente só para aquecer um pequeno pedaço de silício é um desperdício enorme de energia. É como aquecer toda a casa apenas para aquecer uma fatia de pizza.
Por isso, passamos a usar lâmpadas de aquecimento por infravermelhos (IR). Em vez de aquecer o ar, o calor é direcionado diretamente ao substrato. Isso torna o processo mais eficiente e evita que a emissão de carbono no ambiente industrial aumente demais.
Por que isso funciona
Os sistemas de aquecimento por IR utilizam radiação eletromagnética. Em outras palavras, não precisamos de um intermediário para transmitir o calor. Não há necessidade de ar para transmitir o calor, então os wafers esquentam quase instantaneamente. Além disso, esses equipamentos ocupam bem menos espaço no chão.
Quando paramos de desperdiçar energia aquecendo o ar ao redor, economizamos bastante energia. É aí que acontece a verdadeira vantagem ambiental.
Detalhes importantes sobre as salas limpas
Nas salas limpas, a “emissão de gases” é um grande problema. Se os equipamentos liberarem partículas, tudo está perdido. Para evitar isso, usamos invólucros de quartzo de alta pureza. Eles mantêm os contaminantes longe dos wafers, mesmo em ambientes de vácuo total.
Geralmente, optamos por emissões de ondas curtas. Elas são mais eficazes para penetrar no silício e nos fotoreagentes.
Mas não se pode simplesmente aumentar a potência do equipamento para acelerar o processo. Se você aumentar a potência demais, o wafer pode sofrer danos. Usamos controladores PID para manter tudo sob controle, equilibrando a velocidade de aquecimento com a capacidade do material de suportá-lo.
As desvantagens
O aquecimento por IR não é uma solução mágica. Há um custo a ser pago. Essas lâmpadas ficam extremamente quentes na parte de trás do invólucro. Se você não configurar corretamente os sistemas de refrigeração, acabará lutando contra o próprio sistema de ar-condicionado. É uma batalha perdida.
E se o sistema de refrigeração falhar? As lâmpadas vão queimar rapidamente. Uma boa ventilação não é apenas algo “agradável” – é a única maneira de evitar que o sistema se deteriore.