Reduzindo as emissões de carbono na fabricação de semicondutores: Por que o aquecimento por radiação infravermelha realmente funciona
Vamos ser honestos sobre a fabricação de semicondutores: é um processo que consome muita energia. Quando se trabalha com processos térmicos em uma sala limpa, as contas de energia ficam astronômicas, e a pegada de carbono fica ainda pior.
A maioria de nós está acostumada com fornos convencionais ou aquecedores resistentes. Mas existe uma maneira melhor de gerar calor: lâmpadas de radiação infravermelha.
O problema com os métodos tradicionais de aquecimento é que eles aquecem o ar, esperando que esse ar, por sua vez, aqueça o wafer. Isso é extremamente ineficiente. Na verdade, estamos pagando para aquecer todo o ambiente, só para que um pequeno pedaço de silício atinja a temperatura certa. Depois, o sistema de ventilação precisa trabalhar duro para esfriar todo esse calor. É um desperdício enorme de dinheiro.
Já o aquecimento por radiação infravermelha funciona de maneira diferente: ele utiliza radiação eletromagnética para aquecer diretamente o substrato. Não há necessidade de aquecer o ar.
O resultado? A temperatura é alcançada muito mais rapidamente. Além disso, não há perda de calor para o ambiente, e toda a energia é direcionada exatamente para onde é necessário.
Obviamente, não se pode simplesmente colocar uma lâmpada de aquecimento dentro da sala de produção. As partículas presentes no ar podem causar problemas. Para manter tudo limpo, usamos invólucros de quartzo de alta pureza. Isso evita a liberação de gases e impede que a contaminação prejudique a qualidade dos produtos. Além disso, essas lâmpadas são muito eficientes, ocupando pouco espaço. Podem ser colocadas diretamente na câmara de vácuo ou nas ferramentas de manipulação de wafers, sem precisar de espaço excessivo.
Mas quero ser sincero com vocês: isso não é uma solução mágica para todos os casos. O aquecimento por radiação infravermelha gera calor intenso e localizado. Se você estiver lidando com um wafer muito fino ou com um material sensível, pode ser fácil danificar sua superfície antes mesmo que o resto do material se aqueça. É preciso ajustar perfeitamente os controladores PID e os sensores. Caso contrário, você pode danificar os substratos.
Mesmo assim, do ponto de vista de uma “fábrica verde”, as vantagens são enormes. Ao parar de depender desses aquecedores convencionais, as instalações de refrigeração podem finalmente funcionar melhor. Já vimos uma redução significativa nas emissões de tipo Scope 2, apenas substituindo os aquecedores tradicionais por sistemas de aquecimento por radiação infravermelha.
É uma solução simples: você alcança suas metas de redução de carbono, economiza energia e não precisa alterar todo o seu processo de produção.