Riduzione delle emissioni di carbonio nelle sale pulite: la verità sul processo di essiccazione dei semiconduttori
Eliminare i solventi e l’umidità da un wafer senza danneggiarlo è un compito delicato. Per lungo tempo si è preferito utilizzare forni a convezione per riscaldare l’intera stanza, soltanto per essiccare un piccolo pezzo di silicio. È uno spreco enorme di energia.
Ecco perché è molto sensato passare a controller digitali a infrarossi. Invece di riscaldare l’aria intorno al wafer, il calore viene applicato direttamente sul substrato stesso. In questo modo si ottiene un risultato migliore, più veloce, e si riduce il consumo energetico della sala pulita.
Il problema legato ai metodi tradizionali
I vecchi elementi riscaldanti sono poco precisi: tendono a superare la temperatura desiderata, causando problemi. Si crea così un ciclo infinito di surriscaldamento e sottoriscaldamento, con conseguente spreco di energia.
Per risolvere questo problema utilizziamo controller PID digitali che regolano in tempo reale l’intensità della luce infrarossa, mantenendo la temperatura entro ±1°C. In questo modo si riduce notevolmente il consumo energetico.
Perché i raggi infrarossi funzionano davvero
I raggi infrarossi sono una forma di radiazione elettromagnetica. Non hanno bisogno dell’aria per trasportare il calore: esso penetra direttamente nel materiale. Per questo motivo non è necessario utilizzare sistemi di ventilazione complessi o isolamenti pesanti. Utilizziamo raggi infrarossi a breve lunghezza d’onda, poiché permettono un’essiccazione più rapida. I wafer si asciugano più velocemente, i dispositivi funzionano per meno ore, e si riescono a raggiungere gli obiettivi di produzione senza dover mantenere le luci accese tutta la notte.
Gli svantaggi (perché ci sono sempre degli svantaggi)
Non bisogna pensare che si tratti di un semplice aggiornamento “plug and play” per ogni linea di produzione. I sistemi a infrarossi ad alta densità generano molto calore localizzato. Se non si prestano attenzione ai sistemi di raffreddamento, si può danneggiare il proprio apparato elettronico. Se il telaio del dispositivo non è progettato per gestire tale quantità di calore, i componenti si distruggeranno molto prima del previsto. Bisogna quindi progettare correttamente i sistemi di raffreddamento.
Conclusione
Quando si passa al controllo digitale a infrarossi, la fase di essiccazione smette di essere un ostacolo legato alle emissioni di carbonio. Diventa semplicemente una fase fondamentale del processo di produzione. In definitiva, si tratta di questioni legate alla termodinamica: se si evita lo spreco di energia, le emissioni di CO2 diminuiscono. È un vantaggio sia per il pianeta che per le aziende.