¿Por qué pasamos a usar calefacción por infrarrojos para la fabricación de nanotubos de carbono?
La fabricación de nanotubos de carbono depende en gran medida del calor. Específicamente, se necesitan gradientes térmicos precisos para que pueda ocurrir el proceso de deposición por vapor químico (CVD).
Durante mucho tiempo, todos utilizaron hornos resistentes para este propósito. Pero aquí está el problema: esos hornos calientan todo a su alrededor: la cámara, el aire, las paredes… Todo se calienta. Es un desperdicio.
Empezamos a utilizar lámparas de calefacción por infrarrojos en su lugar. ¿Por qué? Porque las lámparas de infrarrojos no afectan al aire; envían energía directamente al sustrato. Es una solución más eficiente y rápida.
Dirigir el calor hacia donde realmente es necesario
En una sala limpia, no queremos que toda la máquina se caliente. Lo que queremos es que la pieza a procesar alcance la temperatura adecuada y se mantenga allí.
Las lámparas de infrarrojos nos proporcionan una gran cantidad de densidad térmica. Al ajustar la longitud de onda, podemos dirigir la energía hacia las partes específicas del sustrato que realmente absorben esa energía.
Esto significa que no tenemos que esperar a que toda la cámara se caliente. Pasamos menos tiempo esperando y más tiempo realizando el proceso real. Además, como no necesitamos horas para calentar o enfriar la cámara, nuestra factura de electricidad disminuye.
Los detalles técnicos
Construimos estos sistemas utilizando filamentos de tungsteno y envolturas de cuarzo de alta pureza. Para la fabricación de nanotubos de carbono, generalmente utilizamos luz infrarroja de onda corta. Esta luz penetra más profundamente en la capa catalítica, donde ocurre la reacción química.
Conectamos estas lámparas a controladores PID de alta precisión, para evitar que la temperatura sea demasiado alta. Podrías tener ganas de aumentar la potencia para acelerar el proceso, pero ten cuidado. Si lo haces demasiado, podrías dañar los filamentos o hacer que el cuarzo se agriete debido a la presión térmica.
Es necesario equilibrar la densidad de energía con la capacidad de la cámara de vacío para enfriarse adecuadamente.
Una huella ecológica más pequeña
Todos hablan de “fábricas verdes”, pero para nosotros no se trata solo de un término vacío. Se trata de la verdadera huella ecológica que deja el proceso de fabricación.
Cuando dejamos de depender de la convección y pasamos a utilizar radiación infrarroja dirigida, los sistemas de climatización y refrigeración de la fábrica no tienen que trabajar tanto. Es una forma sencilla de reducir la huella de carbono en la fabricación de semiconductores.
Podemos obtener los wafers más rápido y ahorrar energía. Un consejo: asegúrate de que tu fuente de alimentación pueda manejar el aumento de corriente cuando las lámparas se encienden. Es un pequeño desafío.