Riducendo le emissioni di carbonio nelle fabbriche di semiconduttori: perché l’uso del riscaldamento a onde infrarosse è la soluzione migliore
Se davvero vogliamo raggiungere gli obiettivi di neutralità carbonica nelle fabbriche di semiconduttori, dobbiamo smettere di sprecare energia. Il principale responsabile di questa spreco è il modo in cui riscaldiamo i wafer.
La maggior parte dei vecchi riscaldatori resistivi funziona come semplici scaldabagni per l’intera macchina: dissipano calore nel telaio e nell’aria circostante, il che rappresenta uno spreco enorme di energia. Ecco perché abbiamo optato per lampade a onde infrarosse a breve lunghezza d’onda. Invece di riscaldare l’intera stanza, l’energia viene direzionata direttamente sul wafer. Questo metodo è più veloce, più efficiente e meno dispendioso in termini energetici.
Il segreto sta nella fisica.
Immaginatevi in piedi al sole in una giornata fredda: provate calore sulla pelle, anche se l’aria è gelida. Quello è calore radiante. Regolando la lunghezza d’onda delle lampade in modo che corrisponda a quella del silicio o dell’altro materiale utilizzato nei wafer, questi assorbono facilmente l’energia. Non dobbiamo più lottare contro l’aria o le pareti della camera di lavoro. In questo modo si riduce il consumo di energia per ogni wafer, il che rappresenta un grande vantaggio per l’impronta carbonica della fabbrica.
Ma non basta semplicemente aumentare la potenza.
Quando configuriamo questi sistemi, è fondamentale tenere conto della velocità di riscaldamento. Le lampade ad alta potenza permettono di ottenere una densità termica sufficiente per un processo rapido. Tuttavia, bisogna fare attenzione al budget termico: se si applica troppa energia su una singola area, il wafer potrebbe deformarsi. È necessario utilizzare un sistema di controllo preciso per regolare la potenza delle lampade non appena si raggiunge il valore desiderato.
E per quanto riguarda l’hardware?
La buona notizia è che queste lampade possono sostituire facilmente i vecchi elementi riscaldanti. Utilizziamo involucri in quarzo per proteggere i filamenti di tungsteno e garantire che tutto rimanga chimicamente puro.
Tuttavia, bisogna stare attenti: le lampade a onde infrarosse ad alta intensità diventano molto calde. Se i fan di raffreddamento o i sistemi di raffreddamento acqua non sono progettati correttamente, si possono verificare problemi. Se il sistema di raffreddamento fallisce, le lampade si bruciano molto rapidamente.
La vera bellezza di questo sistema è proprio la capacità di ridurre la massa termica dell’equipaggiamento. Poiché c’è meno metallo pesante da riscaldare, la macchina si scalda più velocemente e smette di perdere energia quando è inattiva. In pratica, funziona meglio.