Ridurre le emissioni di carbonio nelle fabbriche di semiconduttori: perché il riscaldamento a raggi infrarossi funziona davvero
Se vogliamo davvero raggiungere la neutralità碳ica nelle fabbriche di semiconduttori, dobbiamo smettere di sprecare energia.
Pensate a quei vecchi forni a convezione e a quei termosifoni tradizionali: in pratica, servono soltanto per riscaldare l’intera stanza. Il calore si diffonde ovunque, il che costringe i sistemi di climatizzazione a lavorare sottopressione per evitare che la sala pulita diventi una “sauna”. È un circolo vizioso.
Possiamo risolvere questo problema utilizzando il riscaldamento a raggi infrarossi. Invece di riscaldare l’aria, il calore viene diretto direttamente sul wafer.
Smettiamo di riscaldare l’aria
I dispositivi a raggi infrarossi utilizzano onde elettromagnetiche: non riscaldano le pareti della camera né l’aria circostante. L’energia viene invece trasmessa direttamente sul wafer o sul substrato su cui va riscaldato.
È molto veloce… davvero veloce. Il tempo necessario per raggiungere la temperatura desiderata passa da minuti a secondi. Riducendo così il tempo di riscaldamento, si riduce notevolmente il consumo energetico per ogni lotto di wafer.
Dettagli sulla carica termica
Poiché i dispositivi a raggi infrarossi emettono molta energia, non è necessario utilizzare sistemi di riscaldamento ingombranti. Si può quindi utilizzare un punto focale preciso. La risposta termica è quasi istantanea.
Questo sistema è perfetto per quei cicli di cottura o di trattamento ad alta precisione, dove ogni secondo è importante.
Tuttavia, bisogna fare attenzione alla densità di potenza: se si aumenta troppo la potenza, si creano delle zone troppo calde sul wafer. È quindi necessario regolare i controller PID in modo che la temperatura raggiunga esattamente il valore desiderato.
Applicazione pratica
Nessuno vuole un sistema difficile da mantenere. Ecco perché progettiamo questi dispositivi in modo che possano essere sostituiti facilmente. Utilizziamo involucri in quarzo e connettori standard. Quando una lampada si brucia, basta sostituirla con una nuova. Non c’è bisogno di impiegare ore per ricalibrare l’intero sistema.
Onestamente, i raggi infrarossi non sono la soluzione perfetta per ogni processo. Bisogna ripensare la geometria della camera di riscaldamento: se i componenti hanno forme strane, alcune zone non verranno riscaldate correttamente. È quindi necessario trovare soluzioni creative per disporre correttamente le lampade, in modo che il calore venga distribuito uniformemente su tutta la superficie.