Reducir las emisiones de carbono en las fábricas de semiconductores: Por qué pasamos al uso de luces infrarrojas para los ciclos de enjuague
Seamos honestos: la fase de enjuague en las fábricas de semiconductores es una verdadera fuente de consumo energético. Durante años, hemos aceptado el costo de mantener tanques grandes con agua destilada a alta temperatura o de utilizar hornos de convección las 24 horas del día. Es una pérdida de recursos.
Por eso comenzamos a usar lámparas infrarrojas resistentes al agua. De esta manera, eliminamos la necesidad de utilizar otros métodos de calentamiento. En lugar de calentar el aire o el agua, calentamos directamente la oblea.
Diseñando lámparas que puedan funcionar en entornos húmedos
No se puede simplemente colocar una lámpara normal en una cámara de enjuague; moriría al instante debido a la humedad. Utilizamos revestimientos de cuarzo de alta pureza, pero el verdadero secreto está en los sellos herméticos. Si los cables de conexión no están bien sellados, el vapor penetra y daña el filamento de la lámpara. Es difícil reemplazarla, así que nos aseguramos de que los sellos estén perfectamente cerrados desde el principio.
Lo mejor de todo es que estas lámparas reaccionan de inmediato. En cuanto la oblea entra en la fase de secado, ya hay calor disponible. No hay necesidad de esperar a que el tanque recupere su temperatura.
La física detrás de la rapidez
Las lámparas de onda corta infrarroja pueden atravesar las capas de agua mucho más rápido que el aire caliente. La energía llega directamente al sustrato. Esto significa que los tiempos de ciclo disminuyen. Cuanto más cortos sean los ciclos, menor será el consumo de energía por oblea. Al multiplicar esto por cientos de herramientas en una fábrica, los ahorros de energía son enormes. Incluso se puede ver en el medidor cómo disminuyen los kilovatios-hora consumidos por unidad.
Los desafíos y compromisos
No se trata simplemente de “conectar y listo”. Estas lámparas generan mucho calor concentrado. Si se colocan en un chasis antiguo, existe el riesgo de que se deformen las estructuras de la herramienta. Hay que asegurarse de que el chasis pueda soportar esa temperatura.
Además, esos revestimientos impermeables que mencionamos bloquean una pequeña cantidad de luz infrarroja. Para compensar eso, solemos aumentar la potencia de la lámpara en un 5% o 10%. Es un pequeño precio a pagar para tener una lámpara que funcione sin problemas.
Hemos diseñado estas lámparas para que sean fáciles de reemplazar a los calentadores antiguos y poco eficientes. Basta con conectarlas a un controlador PID, ajustar la temperatura y ya no hay necesidad de lidiar con intercambiadores de calor alimentados por vapor.