Fermare le perdite di energia nei processi di essiccazione nei laboratori di semiconduttori
Se avete mai effettuato un’analisi energetica in uno stabilimento dedicato alla produzione di semiconduttori, sapete esattamente dove avvengono le perdite di energia. Di solito si tratta della fase di essiccazione. La maggior parte degli stabilimenti utilizza forni a convezione per eliminare l’umidità dalle wafer, riscaldando ogni singolo centimetro cubo d’aria presente nella camera di essiccazione. È necessaria molta energia per evitare che sulla superficie delle wafer si formino macchie dovute all’acqua.
Ma esiste un modo migliore per affrontare questo problema. Invece di riscaldare l’aria, perché non riscaldare direttamente la wafer? Ecco che entrano in gioco le lampade a raggi infrarossi a breve lunghezza d’onda.
Eliminare il “intermediario”
Le lampade a raggi infrarossi non si preoccupano dell’aria: inviano radiazioni elettromagnetiche direttamente sulle molecole d’acqua presenti sulla superficie della wafer. In questo modo si evita di sprecare energia per riscaldare le pareti della macchina. Inoltre, il riscaldamento avviene istantaneamente: basta attivare il riscaldamento nel preciso momento in cui la wafer entra nella zona di essiccazione, e disattivarlo non appena la wafer ne esce. Così non c’è più spreco di energia mentre la macchina aspetta la successiva wafer da trattare.
Il bilanciamento perfetto
Non si tratta solo di aumentare l’intensità del riscaldamento. Per ottenere i livelli di evaporazione desiderati, è necessaria una elevata densità di potenza. Ma questo crea dei problemi: se si esagera con l’intensità del riscaldamento, si rischia di causare stress termico ai bordi della wafer. È quindi necessario un sistema di controllo in tempo reale per evitare che tutto si surriscaldi. Inoltre, non bisogna dimenticare i ventilatori di raffreddamento: se non funzionano correttamente, il calore prodotto dalle lampade potrebbe aumentare la temperatura nella sala pulita, e questo è certamente qualcosa che nessuno vuole.
I vantaggi per il pianeta
Sostituendo quei vecchi forni a gas o elettrici con lampade a raggi infrarossi, si riduce notevolmente il consumo di energia per ogni wafer. In uno stabilimento con alta produttività, questi piccoli vantaggi si sommano rapidamente: si riescono così a ridurre notevolmente le emissioni di CO2 nell’atmosfera. In questo modo, quel problema diventa meno critico, e i tempi di ciclo si accorciano. Il costo energetico, invece, diventa finalmente accettabile.