Reduzindo a emissão de carbono no processo de processamento de wafers com aquecimento por IR de precisão
Se você já trabalhou em ambientes de semicondutores, sabe que a precisão térmica é essencial. Há muito tempo, dependemos desses fornos resistentivos para o tratamento térmico dos materiais, mas, para sermos honestos, eles consomem muita energia. Se realmente queremos alcançar a neutralidade carbônica, precisamos parar de desperdiçar calor.
É aí que as lâmpadas de aquecimento por IR entram em cena.
A física por trás disso
Pense em como funciona um forno tradicional: ele aquece o ar, que por sua vez aquece a câmara, e finalmente o wafer. É um processo ineficiente. Já o aquecimento por IR funciona de maneira diferente: utiliza radiação para aquecer diretamente a superfície do wafer. Ao focar no wafer e ignorar as paredes da câmara, não só economizamos tempo, mas também reduzimos drasticamente a quantidade de quilowatts-hora consumidos por lote. É assim que a pegada de carbono diminui. Faz todo sentido.
Tudo se trata de feedback
Uma lâmpada por si só não é suficiente. Ela só funciona tão bem quanto o sistema que a controla. Usamos sensores de IR de precisão para monitorar as temperaturas da superfície em tempo real. Esses sensores comunicam-se com o controlador PID, que ajusta a potência conforme necessário. Se o wafer atingir a temperatura desejada mais rápido do que o esperado, o sistema reduz imediatamente a potência. Sem excessos. Sem consumo desnecessário de energia.
As desvantagens (pois sempre há um custo)
As lâmpadas de IR de alta intensidade geram muito calor. Isso significa que os tempos de aquecimento são extremamente rápidos. Você consegue processar mais wafers por hora, o que é uma grande vantagem em termos de produtividade. Mas há um lado negativo: todo esse calor coloca bastante pressão sobre a estrutura da lâmpada. É preciso ter ventiladores e dissipadores de calor adequados. Se a refrigeração não for suficiente, as lâmpadas podem queimar mais cedo ou os sensores podem começar a dar erros. É preciso encontrar um equilíbrio.
O que isso significa para a “Fábrica Verde”
Ao abandonarmos o aquecimento em escala total, a carga energética desperdiçada diminui significativamente. É diferente quando se aquece apenas o produto, e não todo o ambiente.
O melhor de tudo? Para a maioria das fases de tratamento térmico existentes, essa é uma substituição bastante simples. Desde que os cabos de alimentação consigam suportar as cargas de alternância, é possível implementar esse sistema sem precisar reformular toda a linha de produção.