Reduzindo as emissões de carbono nas fábricas de semicondutores: Por que estamos passando a usar lâmpadas infravermelhas nos ciclos de enxágue
Sejamos honestos: a etapa de enxágue nas fábricas de semicondutores consome uma quantidade enorme de energia. Durante anos, aceitamos o custo de manter tanques gigantes com água destilada em temperatura elevada ou de usar fornos convencionais 24 horas por dia. Isso é um desperdício de energia.
Por isso, começamos a usar lâmpadas infravermelhas à prova d’água. Assim, eliminamos o intermediário necessário para aquecer o ar ou a água. Em vez disso, aquecemos diretamente o wafer.
Criando lâmpadas que realmente conseguem resistir às condições úmidas
Não se pode simplesmente colocar uma lâmpada normal em uma câmara de enxágue; ela acabaria queimando imediatamente. A umidade é muito prejudicial para essas lâmpadas.
Usamos invólucros de quartzo de alta pureza, mas o verdadeiro segredo está nos selos que protegem as lâmpadas. Se os fios de conexão não estiverem bem selados, o vapor entra e destrói o filamento da lâmpada. É difícil substituí-las, então garantimos que os selos estejam corretos desde o início.
O melhor é que essas lâmpadas reagem instantaneamente. Assim que o wafer entra na fase de secagem, o calor já está disponível. Não há necessidade de esperar que o tanque atinja a temperatura desejada.
A física por trás da velocidade
A vantagem das lâmpadas de ondas curtas é que elas conseguem penetrar rapidamente através das camadas de água, muito mais rápido do que o ar quente. A energia vai direto para o substrato.
Isso significa que os tempos de ciclo diminuem. E, quando os ciclos são mais curtos, é necessário menos energia para aquecer cada wafer. Se considerarmos uma fábrica com centenas de equipamentos, as economias de energia são enormes. É possível ver uma redução significativa no consumo de energia, conforme indicado pelos medidores.
Os desafios e compromissos
Mas não é tão simples assim. Essas lâmpadas produzem muito calor concentrado. Se forem colocadas em estruturas antigas, podem causar deformações na estrutura do equipamento. É preciso garantir que o gabinete seja capaz de suportar essa temperatura.
Além disso, os revestimentos à prova d’água bloqueiam parte da luz infravermelha. Para compensar isso, geralmente aumentamos a potência das lâmpadas em 5% a 10%. É um pequeno custo a pagar para ter lâmpadas que não queimam facilmente.
Projetamos essas lâmpadas para serem fáceis de substituir pelos aquecedores antigos. Basta conectá-las a um controlador PID, definir a temperatura desejada, e pronto: não há mais necessidade de lidar com trocadores de calor alimentados a vapor.