Riduzione delle emissioni di carbonio nelle fabbriche di semiconduttori: perché il riscaldamento a radiazioni infrarosse funziona davvero
Se si vuole rendere una fabbrica di semiconduttori neutra dal punto di vista carbonico, è necessario smettere di fare affidamento su quei vecchi riscaldatori a resistenza. Sono semplicemente troppo inefficienti.
Ultimamente abbiamo iniziato ad utilizzare lampade a radiazioni infrarosse per riscaldare i wafers. Il motivo è semplice: tali lampade riscaldano direttamente il substrato. Non c’è bisogno di sprecare energia per riscaldare l’intera stanza, solo per riscaldare il wafer. È un modo molto più efficiente per utilizzare l’energia.
Tutto dipende dalla velocità.
I sistemi a radiazioni infrarosse utilizzano radiazioni a onde corte. Invece di aspettare che l’aria si riscaldi, i fotoni colpiscono immediatamente la superficie del wafer. È veloce… davvero veloce. Possiamo raggiungere la temperatura desiderata in pochi secondi, il che significa che si utilizzano molti meno kilowatt-orari per ogni wafer.
Inoltre, eliminando gli forni tradizionali a favore dei sistemi a radiazioni infrarosse, si riduce notevolmente la massa termica da riscaldare. Meno metallo pesante da riscaldare significa meno energia necessaria per mantenere stabili le condizioni di lavoro.
Ma c’è un problema: non si può semplicemente “impostare tutto e dimenticarsene”. Se si vogliono raggiungere gli obiettivi legati alla riduzione delle emissioni di carbonio, è necessario evitare che la temperatura superi i limiti consentiti. Per questo motivo, installiamo sensori altamente sensibili all’interno degli strumenti. Questi sensori creano un circuito di feedback che regola l’energia fornita non appena il wafer raggiunge la temperatura desiderata. Se i parametri di regolazione non sono corretti, non solo si spreca energia, ma si rischia anche che il wafer si deformi. E nessuno vuole questo.
Il compromesso da considerare.
Queste lampade ad alta densità producono un calore notevole. Questo è un vantaggio per il flusso di produzione, ma rappresenta anche un carico elevato per i sistemi di raffreddamento. Non si possono semplicemente inserire queste lampade in strumenti vecchi, sperando che funzionino bene. I circuiti di acqua refrigerante devono essere sufficientemente robusti per gestire il calore generato dalle lampade. Altrimenti, il telaio dello strumento potrebbe deformarsi.
Otteniamo i migliori risultati nei progetti “Green Factory”, quando le fabbriche sostituiscono i vecchi sistemi di riscaldamento con sistemi a radiazioni infrarosse ben regolati. È probabilmente il modo più efficace per ridurre l’impronta carbonica, senza compromettere la qualità della produzione.