Reducción de las emisiones de carbono en la fabricación de chips mediante calefacción por infrarrojos
La fabricación de semiconductores requiere un control preciso. Es necesario que la temperatura sea exacta, pero no se puede permitir que ni una sola partícula de polvo o molécula de gas dañe las obleas de silicio.
Durante mucho tiempo, los hornos de convección fueron la opción habitual. Pero, seamos honestos: calentar todo un cuarto solo para calentar un pequeño trozo de silicio representa un enorme desperdicio de energía. Es como calentar toda la casa solo para calentar un pedazo de pizza.
Por eso hemos pasado a utilizar lámparas de calefacción por infrarrojos. En lugar de calentar el aire, dirigimos el calor directamente hacia el sustrato. Este método es más eficiente, rápido y evita que la huella de carbono del área de producción se dispare sin control.
¿Por qué funciona esto?
Los sistemas de infrarrojos utilizan radiación electromagnética. En términos sencillos, evitamos el uso de aire como intermediario. No necesitamos aire para transportar el calor, por lo que las obleas se calientan casi al instante. Además, el equipo ocupa mucho menos espacio.
Al dejar de desperdiciar energía calentando el aire circundante y concentrarnos únicamente en el objetivo, ahorramos mucha energía. Esa es la verdadera ventaja ambiental de este método.
Detalles sobre las salas limpias
En una sala limpia, el “desprendimiento de gases” es el mayor problema. Si el equipo libera partículas, todo se arruina. Para evitarlo, utilizamos envolturas de cuarzo de alta pureza. Estas mantienen los contaminantes alejados de las obleas, incluso en condiciones de alto vacío.
Por lo general, utilizamos lámparas de onda corta. Son más eficaces para calentar el silicio y los fotolíquidos.
Pero no se puede simplemente aumentar al máximo la potencia para acelerar el proceso. Si se aplica demasiada potencia rápidamente, se dañará la oblea y es probable que se agriete. Utilizamos controladores PID para mantener la estabilidad, equilibrando la velocidad de calentamiento con lo que el material puede soportar.
Las desventajas
Bueno, los infrarrojos no son una solución mágica. Hay un sacrificio que hacer. Estas lámparas se calientan enormemente en la parte posterior del dispositivo. Si no se ajustan bien los sistemas de enfriamiento, se acabará luchando contra el propio sistema de climatización. Es una batalla perdida.
Y si el sistema de enfriamiento falla, las lámparas se quemarán rápidamente. Una buena ventilación no es solo algo “bueno tener”, sino la única forma de evitar que el sistema se dañe por sí mismo.