Riduzione delle emissioni di carbonio nelle sale pulite: perché l’irradiazione a raggi infrarossi è la soluzione migliore
La maggior parte dei forni utilizzati per la lavorazione dei semiconduttori ancora si basa sul principio della convezione termica. In pratica, si riscalda un’enorme quantità d’aria soltanto per riscaldare il wafer. È un metodo lento e inefficiente. Onestamente, è anche un po’ obsoleto se si vuole davvero costruire una fabbrica “verde”.
Ecco perché si sta puntando sempre di più all’uso dell’irradiazione a raggi infrarossi.
Il segreto sta nel modo in cui l’energia viene trasportata.
Con la convezione, bisogna aspettare che l’aria si riscaldi. Con i raggi infrarossi, invece, l’energia viaggia tramite radiazioni elettromagnetiche; essa arriva direttamente sul substrato. In questo modo non si sprecano risorse per riscaldare ogni singolo centimetro cubo della sala pulita, solo per poter elaborare pochi wafer.
Utilizziamo emettitori a onde corte per riscaldare rapidamente i materiali. Poiché il processo di riscaldamento avviene molto velocemente, l’intero ciclo viene completato in tempi ridotti. Quando la macchina funziona per meno ore per raggiungere gli obiettivi prefissati, naturalmente le emissioni di carbonio diminuiscono.
Ma non basta semplicemente inserire una lampada all’interno del forno.
Le sale pulite richiedono condizioni particolari per rimanere pulite e prive di gas tossici. Per questo utilizziamo involucri in quarzo ad alta purezza. Inoltre, dobbiamo essere creativi nella disposizione delle lampade: inserirle in spazi ristretti senza compromettere il flusso d’aria necessario per il raffreddamento non è affatto semplice.
C’è poi il problema della temperatura ideale: bisogna avere abbastanza calore per essere efficaci, ma troppa energia in un unico punto può causare danni al wafer o provocare shock termici. Dobbiamo quindi regolare con precisione la lunghezza d’onda dei raggi infrarossi, in modo che corrisponda perfettamente ai materiali su cui lavoriamo.
Il problema principale? Il raffreddamento.
I sistemi a raggi infrarossi ad alta potenza generano una grande quantità di calore. Questo è ottimo per raggiungere velocemente la temperatura desiderata, ma rappresenta un grosso carico per sistema di raffreddamento presente nella sala pulita. Se i scambiatori di calore non sono sufficientemente efficienti, la temperatura ambiente potrebbe aumentare.
È anche importante regolare perfettamente i controller PID. Se non vengono impostati correttamente, si potrebbe superare la temperatura desiderata, il che rappresenta un problema da evitare a tutti i costi.
In definitiva, passare all’irradiazione a raggi infrarossi significa eliminare i ritardi legati al riscaldamento tradizionale. Quando si smette di affidarsi all’aria per riscaldare i materiali, ecco che si ottengono i veri vantaggi in termini di risparmio energetico.