Smettiamo di riscaldare l’aria: un modo più intelligente per gestire il processo termico nei semiconduttori
Se siamo onesti, i forni tradizionali basati su resistenze energetiche sono davvero ingombranti dal punto di vista energetico. Si finisce per consumare una quantità enorme di energia solo per riscaldare l’intera camera di lavoro, quando in realtà gran parte di quell’energia non viene utilizzata affatto, poiché non arriva nemmeno a contatto con il wafer. È uno spreco di energia e rappresenta un problema per l’impatto ambientale.
Abbiamo trovato un modo migliore: invece di riscaldare l’intera camera, utilizziamo termoarredi a radiazioni infrarosse che agiscono direttamente sul target desiderato.
Perché le radiazioni infrarosse funzionano bene
Le radiazioni infrarosse non hanno bisogno di aria o di alcun altro mezzo per trasportare il calore. Nel vuoto, questa è praticamente l’unica soluzione per trasferire l’energia termica esattamente dove è necessario, senza dover affrontare le leggi fisiche. Regoliamo queste lampade in modo che emettano luci di lunghezze d’onda specifiche, che i materiali come il silicio e il fotorestista sono in grado di assorbire. In questo modo, invece di sprecare energia per riscaldare le pareti della camera di lavoro, il calore viene indirizzato esattamente sul substrato.
L’equilibrio tra potenza ed energia termica
Se è necessario riscaldare rapidamente qualcosa, servono lampade ad alta potenza. Queste permettono di raggiungere la temperatura desiderata in tempi brevissimi. Tuttavia, non si può semplicemente aumentare la potenza senza considerare gli effetti negativi. Se si inserisce troppa potenza in uno spazio ridotto, è necessario assicurarsi che i sistemi di raffreddamento siano in grado di gestire il calore generato. Altrimenti, si rischia che le pareti della camera di lavoro si deformino, il che rappresenta un problema davvero spiacevole.
Si tratta quindi di trovare il giusto equilibrio tra tensione e potenza, in modo che le lampade non si brucino durante i lunghi processi di produzione.
Realizzare una “fabbrica verde”
Il vantaggio principale è rappresentato dal tempo di riscaldamento: passando alle radiazioni infrarosse, il tempo necessario per raggiungere la temperatura desiderata diminuisce da ore a secondi. Questo significa un reale risparmio energetico. Non è più necessario aspettare ore per preparare gli strumenti di produzione. Inoltre, questi sistemi possono essere collegati a controller precisi, che mantengono la temperatura costante e uniforme su tutto il wafer, senza dover utilizzare grandi quantità di metallo per il riscaldamento. Per gli ingegneri che cercano di raggiungere gli obiettivi legati alla sostenibilità, si tratta di un passo semplice: basta smettere di riscaldare l’aria e utilizzare le radiazioni infrarosse. In questo modo si possono ridurre i consumi energetici e fare dei progressi concreti verso gli obiettivi di sostenibilità.