Cómo lograr la temperatura adecuada en los sistemas de calentamiento por infrarrojos
Si queremos reducir realmente la huella de carbono en las fábricas de semiconductores, debemos dejar de depender de esos hornos resistentivos obsoletos. Son demasiado ineficientes. La solución está en utilizar sistemas de calentamiento por infrarrojos. Es un método mucho más eficaz, ya que se calienta directamente el wafer, y no toda la habitación circundante.
Pero aquí está el problema: si no se utiliza un sistema de termopares fiable, es como trabajar a ciegas. Un error puede arruinar todo un lote de silicio.
El peligro del bucle de retroalimentación
Las lámparas de infrarrojos generan una gran cantidad de energía. Si el sistema de retroalimentación es lento, la temperatura puede superar el valor deseado en cuestión de segundos.
Por lo general, prefiero usar termopares de tipo K o N, dependiendo de cuán alta sea la temperatura. Lo importante es el tiempo de respuesta del sensor. Si el sensor tarda incluso unos segundos en reaccionar, el controlador PID seguirá suministrando energía a la lámpara. Así, el calentador se daña o se desperdician los wafers. Es una forma estresante de operar una línea de producción.
Los detalles de instalación
No se puede simplemente colocar un sensor normal en una sala limpia. La emisión de gases es un problema grave, por eso usamos revestimientos de acero inoxidable o cerámica para mantener todo limpio.
También hay el problema del ruido eléctrico. Las fuentes de alimentación de alto voltaje generan mucho ruido electromagnético, por lo que se necesita cableado blindado. De lo contrario, las lecturas serán erráticas.
La ubicación del sensor es crucial. Si se coloca demasiado lejos, se obtienen lecturas erróneas, ya que el gradiente térmico hace que el controlador piense que el wafer está más frío de lo que realmente está. Pero si se coloca demasiado cerca, la radiación directa dañará la punta del sensor. Hay que encontrar ese punto ideal donde las lecturas sean precisas y el hardware funcione bien.
Por qué esto es importante para el planeta
Lo mejor de pasar a los sistemas de calentamiento por infrarrojos es el tiempo de calentamiento. En lugar de esperar horas a que una cámara de calentamiento alcance la temperatura deseada, basta con encender las lámparas y en pocos minutos se alcanza el punto deseado.
Esto permite ahorrar una gran cantidad de energía por cada wafer. Cuando se combina esto con termopares precisos, ya no hay necesidad de adivinar. Se puede operar el proceso con exactitud. Sin energía desperdiciada, sin sobrecalentamiento… solo un proceso eficiente que realmente funciona.