Riduzione delle emissioni di carbonio nelle fabbriche di semiconduttori: perché il guscio esterno è davvero importante
Tutte le fabbriche di semiconduttori sono sotto pressione per raggiungere gli obiettivi legati all’emissione zero di carbonio. È una grande sfida. Uno dei modi più semplici per risolvere questo problema è abbandonare quei vecchi riscaldatori resistentivi a favore di sistemi a infrarossi specializzati.
Ma c’è un problema: le lampade a infrarossi sofisticate rappresentano soltanto metà della soluzione. Se il guscio esterno in cui sono montate non è progettato correttamente, si perde energia inutilmente.
Non si tratta solo di un semplice supporto
Bisogna considerare il guscio esterno come uno strumento per gestire il calore, e non semplicemente come un pezzo di metallo che sostiene la lampada.
Utilizziamo acciaio inossidabile di alta qualità, visto che nelle sale pulite è fondamentale evitare qualsiasi tipo di ossidazione o contaminazione da parte di piccoli frammenti di metallo. Inoltre, se il calore non viene distribuito uniformemente, i wafer si deformano. È un incubo che nessuno vuole vivere.
Progettiamo il guscio esterno in modo che rifletta i raggi infrarossi direttamente verso il bersaglio desiderato. In questo modo, il calore rimane esattamente dove deve essere, senza perdere energia nel resto della macchina.
Quando la riflessione è ottimale, è possibile ridurre la potenza utilizzata per ottenere comunque la temperatura desiderata. Meno energia, stesso risultato. È così che si riesce effettivamente a ridurre il consumo di kilowatt-orari per ogni wafer.
I vantaggi (e perché ne vale la pena)
L’acciaio inossidabile, però, non trasferisce il calore tanto velocemente quanto l’alluminio.
Lo facciamo apposta: non vogliamo che il calore si diffonda nel telaio della macchina; vogliamo che rimanga sui wafer. Certo, ci vuole un po’ più di tempo per riscaldare la macchina, ma una volta raggiunta la temperatura ideale, questa rimane costante.
Questo permette di creare una “massa termica stabile”. In pratica, i controller PID non devono cercare continuamente la temperatura ideale, il che significa meno spreco di energia. La temperatura rimane quindi stabile.
Il vantaggio per i parametri ambientali
Il vantaggio degli sistemi a infrarossi è che si riscalda soltanto la parte interessata, e non l’intera stanza. Si evita così lo spreco di energia nell’aria circostante la macchina.
Quando si combina un guscio esterno in acciaio inossidabile ben progettato con lampade a infrarossi a onde corte, il tempo necessario per raggiungere la temperatura desiderata diminuisce notevolmente. I wafer vengono così processati più rapidamente.
È una questione di matematica semplice: meno tempo di funzionamento significa meno emissioni di carbonio.