Riduzione delle emissioni di carbonio nelle fabbriche di semiconduttori: perché passiamo all’uso del riscaldamento a raggi infrarossi
Se avete trascorso del tempo in una sala pulita, sapete bene come funziona le cose: non si possono semplicemente spostare i wafer e i substrati liberamente; è necessario mantenere loro una temperatura costante. Altrimenti si rischia la formazione di condensa o shock termici, situazioni davvero spiacevoli da evitare.
Ultimamente ci sono stati sforzi notevoli per raggiungere gli obiettivi legati alle “fabbriche verdi”. Il vecchio metodo di riscaldamento – che consisteva semplicemente nel riscaldare l’aria presente nella stanza – era troppo inefficiente. Ecco perché stiamo passando all’uso di sistemi a raggi infrarossi.
Come funziona il riscaldamento a raggi infrarossi
Pensateci in questo modo: i tradizionali scaldatori cercano di riscaldare tutta l’aria presente nella stanza, solo per riscaldare il prodotto. È come cercare di riscaldare una casa aprendo il forno. I raggi infrarossi invece funzionano diversamente: utilizzano radiazioni elettromagnetiche per riscaldare direttamente il target desiderato. Utilizziamo lampade a onde corte, poiché reagiscono quasi istantaneamente. Non è necessario aspettare minuti affinché tutto si riscaldi; avviene in pochi secondi. In questo modo si riduce il consumo di energia.
Mantenere l’ambiente pulito e compatto
In una fabbrica di semiconduttori, anche una sola particella estranea può rovinare tutto. Non possiamo permettere che i scaldatori producano detriti. Per evitare ciò, avvolgiamo le lampade in involucri di quarzo sigillati. In questo modo non ci sono emissioni di gas né disordine. Un altro aspetto importante da considerare è lo spazio occupato dai dispositivi di riscaldamento: grazie all’alta efficienza dei sistemi a raggi infrarossi, i dispositivi stessi possono essere più piccoli. Questo permette di avere più spazio per gli strumenti di trasporto, il che è sicuramente un vantaggio.
I compromessi da accettare
I raggi infrarossi non sono certo una soluzione magica: hanno i loro limiti. Poiché i raggi infrarossi sono direzionali, possono creare zone di temperatura diversa. Se il carico sul carrello non è distribuito uniformemente, si creeranno zone fredde. È quindi necessario impegnarsi per regolare correttamente la posizione delle lampade, in modo che il calore raggiunga uniformemente ogni parte del wafer. Inoltre, queste lampade diventano molto calde. Se il carrello non è ben isolato, l’aria presente nella sala pulita si riscalderà. In tal caso, il sistema di climatizzazione dovrà lavorare di più per raffreddare la stanza, annullando così tutti i vantaggi legati al risparmio energetico.
Configurazione e manutenzione
La buona notizia è che questi dispositivi possono sostituire facilmente i vecchi scaldatori resistentivi. La connessione elettrica è semplice. Tuttavia, è necessario utilizzare un controllore PID ad alta velocità: senza di esso, la temperatura potrebbe superare i valori desiderati, il che è un rischio da evitare con i wafer sensibili. Inoltre, il quarzo è un materiale fragile: anche un piccolo urto può causarne la rottura. Per evitare ciò, utilizziamo protezioni intorno alle lampade. Si perde un po’ di efficienza, ma ne vale la pena per evitare problemi legati al mal uso dei dispositivi.