Riduzione delle emissioni di carbonio nelle fabbriche di semiconduttori: perché l’irradiazione a onde infrarosse è la soluzione migliore
Se si cerca di raggiungere gli obiettivi di neutralità carbonica nelle fabbriche di semiconduttori, è probabile che si sia già capito che i metodi tradizionali non sono sufficienti. La maggior parte delle aziende continua a utilizzare sistemi di riscaldamento resistivo, che in pratica servono soltanto ad riscaldare l’aria intorno al wafer. È uno spreco di energia.
Ecco perché stiamo passando a sistemi di irradiazione a onde infrarosse a breve lunghezza d’onda (SWIR). Invece di riscaldare l’intera stanza, il calore viene indirizzato esattamente dove è necessario: sul wafer stesso.
La logica dietro questo metodo
Pensateci come ai forni a microonde rispetto ai forni convenzionali: non c’è bisogno di aspettare che tutta la camera si riscaldi prima di iniziare a lavorare. Con le lampade a raggi infrarossi, il calore viene irradiato direttamente sul wafer. Questo significa che il tempo di riscaldamento diminuisce notevolmente. Inoltre, si consumano meno kilowatt-orari per ciclo, il che rappresenta un grande vantaggio dal punto di vista energetico. L’effetto più significativo si osserva durante le fasi di essiccazione, cottura e trattamento termico dei materiali.
Scegliere il hardware giusto
Nella maggior parte dei casi, si utilizzano tubi a base di quarzo e ioduro. Questi tubi permettono di ottenere un elevato livello di riscaldamento in uno spazio ridotto, il che è utile quando lo spazio disponibile nelle stanze pulite è limitato. Di solito, questi tubi vengono collegati a circuiti ad alta tensione, in modo da mantenere cavi sottili e una corrente di consumo controllata.
Per aumentare ancora di più l’efficienza, vengono utilizzati riflettori in oro o alluminio. Essi deviano il calore in eccesso verso il wafer. Senza di essi, il sistema di ventilazione dovrà lavorare il doppio per contrastare il calore ambientale, il che vanifica completamente lo scopo di risparmiare energia.
Un consiglio utile: se si sostituiscono le vecchie lampade, è importante verificare attentamente le fonti di alimentazione. I filamenti a ioduro hanno l’abitudine di richiedere una grande quantità di corrente non appena vengono accesi.
Il problema: velocità contro stress termico
L’irradiazione a onde infrarosse è veloce… a volte troppo veloce. Se si riscalda il substrato in modo eccessivo, si corre il rischio di danneggiarlo. È necessario trovare un equilibrio preciso: non si può semplicemente aumentare la potenza della lampada; è necessario un controllo preciso del sistema di regolazione della temperatura. Se i sensori non funzionano correttamente, si potrebbe superare la temperatura desiderata senza nemmeno rendersene conto. Ecco perché consigliamo sempre l’uso di pirometri ad alta velocità di risposta. Essi permettono di mantenere tutto sotto controllo e prevedibile.