Pulizia del calore prodotto durante la produzione dei semiconduttori con i raggi infrarossi a onde corte
Siamo onesti: la produzione di semiconduttori comporta una grande quantità di calore. Per molto tempo abbiamo utilizzato metodi di riscaldamento a resistenza, che in pratica equivalgono a cercare di riscaldare un singolo pezzo di pane riscaldando l’intera cucina. È uno spreco enorme di energia.
Abbiamo trovato un metodo migliore: utilizzando lampade a raggi infrarossi a onde corte, possiamo dirigere il calore esattamente dove è necessario, ovvero sullo strato di silicio su cui avviene la produzione. Non c’è più bisogno di riscaldare l’aria intorno allo strato di silicio, soltanto per farlo. È un cambiamento semplice, ma che produce un grande effetto positivo sulla riduzione dell’impronta carbonica della sala di produzione.
Perché i raggi infrarossi a onde corte funzionano davvero
Il segreto sta nel fatto che i raggi infrarossi a onde corte (nello specifico, nella fascia da 0,7 a 2,5 μm) agiscono in modo molto efficace. Penetran nel materiale molto più velocemente rispetto ai raggi infrarossi a onde lunghe. Il processo di riscaldamento avviene quasi istantaneamente. Inoltre, poiché si tratta di calore radiante, non c’è bisogno di sforzare ulteriormente i sistemi di raffreddamento per eliminare il calore in eccesso. Questo significa che il consumo di energia diminuisce notevolmente.
Gli elementi tecnici necessari
Per costruire questi dispositivi utilizziamo involucri in quarzo e circuiti ad azione alcalina, in modo che i filamenti possano durare a lungo. Se si utilizza una linea di produzione per wafer da 300 mm, tutto dipende dalla densità di potenza. Utilizziamo tubi ad alta potenza per garantire un riscaldamento rapido. Inoltre, utilizziamo connettori standard, in modo da poter sostituire facilmente i vecchi elementi di riscaldamento senza dover smontare l’intero sistema.
Attenzione: non è magia…
Tuttavia, ci sono delle sfide. Poiché queste lampade emettono molto calore, è necessario assicurarsi che i controller PID funzionino correttamente e che i sensori siano precisi. Altrimenti, si può danneggiare lo strato di silicio senza nemmeno accorgersene. Inoltre, è importante assicurarsi che i sistemi di raffreddamento siano efficienti. Non si vuole che il calore generato dai raggi infrarossi riscaldi il telaio della macchina.
I vantaggi per la fabbrica
Il vantaggio principale è che si smette di sprecare energia durante i periodi di riscaldamento. Il consumo di energia per unità prodotta diminuisce immediatamente. È così possibile raggiungere gli obiettivi ambientali senza dover ri-progettare l’intero processo di produzione. Si riesce a produrre più wafer, più velocemente, con meno sprechi.
È uno di quei casi in cui il responsabile finanziario e l’ingegnere della fabbrica sono davvero d’accordo.