Rendere i processi di produzione dei semiconduttori più ecologici grazie al riscaldamento a infrarossi in ambiente a vuoto
Se davvero vogliamo raggiungere la neutralità carbonica nelle fabbriche di semiconduttori, dobbiamo occuparci del problema del calore. La maggior parte dei sistemi di riscaldamento tradizionali è semplicemente inutile: ci vuole molto tempo per riscaldare l’ambiente circostante, e inoltre l’energia viene dispersa ovunque.
Ecco perché utilizziamo riscaldatori a infrarossi compatibili con l’ambiente a vuoto. Invece di cercare di riscaldare l’intera camera a vuoto – il che rappresenta uno spreco totale di energia – questi riscaldatori dirigono la radiazione a lunghezza d’onda corta direttamente sul wafer. È un approccio molto più efficiente.
Gestire il calore in ambiente a vuoto
L’aspetto fondamentale nell’ambiente a vuoto è che non c’è aria che possa trasportare il calore. Bisogna quindi affidarsi esclusivamente alla radiazione. Abbiamo progettato questi riscaldatori in modo che possano generare molta energia in uno spazio ridotto. Questo permette di cambiare rapidamente la temperatura: si tratta di secondi, non di minuti. Quando non si deve più aspettare che la camera si riscaldi, il consumo energetico per ogni wafer diminuisce notevolmente.
Tuttavia, c’è un problema: i tubi a infrarossi ad alta potenza diventano estremamente caldi in alcuni punti. Se i sistemi di raffreddamento non sono adeguati, i sigilli della camera possono danneggiarsi. È quindi necessario trovare un equilibrio.
Mantenere l’ambiente pulito
In una sala pulita, il “gasaggio” rappresenta un grosso problema: anche la minima contaminazione può portare a una drastica diminuzione della qualità dei prodotti. Per evitarlo, utilizziamo involucri e sigilli in quarzo di alta purezza. Inoltre, prestiamo molta attenzione all’emissività della superficie dei riscaldatori. Perché? Perché non ha senso generare tanta energia se questa non viene effettivamente utilizzata per riscaldare il substrato.
Il vantaggio principale
Il bello è che questi riscaldatori possono essere sostituiti facilmente. Si possono eliminare quegli elementi vecchi e inefficienti senza dover ricostruire l’intera struttura.
Quali sono i benefici per la fabbrica?
Quando si riduce il tempo di riscaldamento, si riduce anche l’impronta carbonica della fabbrica. È semplice. Inoltre, si elimina una grande quantità di calore in eccesso nel sistema di climatizzazione dell’edificio, il che rappresenta un ulteriore vantaggio dal punto di vista energetico. Il miglior risultato si ottiene durante i processi di annealing e curing: si può ottenere esattamente la temperatura desiderata, senza il carico energetico legato all’uso di forni tradizionali.
È una soluzione semplice, ma che permette di ridurre significativamente le emissioni di CO2 per ogni singolo chip prodotto.