Reduciendo las emisiones de carbono en las fábricas de semiconductores: ¿Por qué el calentamiento por infrarrojos funciona realmente?
Seamos honestos: la fabricación de semiconductores es un proceso que consume mucha energía. Cuando se gestionan procesos térmicos en una sala limpia, las facturas de energía son enormes, y la huella de carbono es aún peor.
La mayoría de nosotros estamos acostumbrados a usar hornos convencionales o calentadores resistivos. Pero existe una manera mejor de generar calor: las lámparas de infrarrojos.
El problema con los métodos tradicionales de calentamiento es que se calienta el aire, y luego se espera que ese aire caliente el wafer. Es una forma increíblemente ineficiente de utilizar la energía. En realidad, estamos pagando para calentar toda la habitación solo para lograr que un pequeño trozo de silicio alcance la temperatura adecuada. Además, el sistema de climatización tiene que trabajar más para eliminar ese calor. Es un ciclo interminable de desperdicio de dinero.
El calentamiento por infrarrojos es diferente. Utiliza radiación electromagnética para calentar directamente el sustrato. No hay necesidad de calentar el aire.
¿El resultado? Se alcanza la temperatura deseada mucho más rápido. Se evita la pérdida de calor hacia el techo, y esa energía se utiliza donde realmente es necesaria.
Obviamente, no se puede simplemente colocar una lámpara de calor en una fábrica de semiconductores. Las partículas presentes en el ambiente representan un obstáculo. Para mantener todo limpio, se utilizan envolturas de cuarzo de alta pureza. Esto evita la liberación de gases y previene la contaminación que podría afectar la calidad del producto. Además, estas lámparas generan mucha energía en un espacio reducido. Se pueden colocar dentro de las cámaras de vacío o en las herramientas utilizadas para manipular los wafers, sin requerir mucho espacio.
Pero debo ser honesto: no es una solución mágica para todos los casos. El calentamiento por infrarrojos genera calor intenso y localizado. Si se trabaja con wafers muy delgados o con materiales sensibles, es fácil dañar su superficie antes de que el resto del material se caliente. Es necesario ajustar perfectamente los controladores y sensores. De lo contrario, se podrían dañar los sustratos.
Aun así, desde el punto de vista de una “fábrica verde”, los beneficios son enormes. Al dejar de depender de esos calentadores de aire forzado, las instalaciones de refrigeración pueden funcionar mejor. Hemos visto cómo las emisiones de tipo Scope 2 disminuyen significativamente al reemplazar los calentadores tradicionales por lámparas de infrarrojos.
Es una solución sencilla: se logran los objetivos relacionados con las emisiones de carbono, se ahorra energía, y no es necesario remodelar todo el proceso de producción.