Ridurre le emissioni di carbonio nelle fabbriche di semiconduttori: parliamo di essiccazione
Se siamo onesti, le fabbriche di semiconduttori consumano enormi quantità di energia. Una grande parte di questa energia viene sprecata semplicemente nel processo di essiccazione dei wafer dopo il trattamento chimico.
Vedo molte fabbriche che continuano a utilizzare forni a convezione o elementi riscaldanti obsoleti; questi strumenti servono soltanto ad riscaldare l’aria intorno al wafer, invece che il wafer stesso. È uno spreco. Se si vuole costruire una “fabbrica verde”, passare all’uso di sistemi di riscaldamento a infrarossi è uno dei modi più efficaci per ridurre i consumi energetici.
Perché i raggi infrarossi funzionano davvero
I forni a convezione utilizzano l’aria come mezzo per trasferire il calore. Il processo è lento e inefficiente, inoltre il calore si disperde ovunque. I raggi infrarossi, invece, utilizzano la radiazione: i fotoni colpiscono direttamente la superficie del wafer. Non è necessario utilizzare grandi quantità di energia per riscaldare l’intera camera in cui si trovano i wafer, così da poter essiccare soltanto pochi pezzi di silicio. Di solito si utilizzano raggi infrarossi a breve e media lunghezza d’onda, poiché permettono di eliminare rapidamente lo strato liquido presente sulla superficie del wafer.
Un essiccazione più rapida significa minor consumo energetico
Un essiccazione più veloce significa che la macchina deve funzionare per meno tempo alla massima potenza. È semplicissimo.
La configurazione pratica
Quando si decide di passare a sistemi a infrarossi, bisogna tenere conto della densità di potenza necessaria. Le lampade di quarzo ad alta potenza sono ottime, perché permettono un avvio istantaneo del riscaldamento. Non è necessario mantenere il sistema in funzione a alta temperatura mentre si aspetta il prossimo lotto di wafer da trattare. Basta attivare il riscaldamento non appena il wafer entra nella macchina, e disattivarlo non appena esce.
Il problema legato alle alte temperature
Tuttavia, queste lampade ad alta intensità diventano molto calde. Se i ventilatori di raffreddamento o i dissipatori termici non sono adeguati, le lampade possono danneggiarsi o i dispositivi possono deteriorarsi. Bisogna trovare il giusto equilibrio tra la potenza necessaria e quella che il sistema di raffreddamento può gestire.
L’impatto sui costi energetici
Se avete mai effettuato un’analisi energetica, saprete che è proprio il consumo energetico in condizioni di “fermo” a causare maggiori perdite economiche nelle fabbriche. I sistemi a infrarossi eliminano questi tempi di riscaldamento lunghi e costosi tipici dei forni tradizionali. Riducendo il tempo di essiccazione da minuti a secondi, si riduce notevolmente il consumo energetico per ogni wafer. È il modo più rapido per raggiungere gli obiettivi legati alla riduzione delle emissioni di carbonio, senza dover ridurre la velocità di produzione.