Riduzione delle emissioni di carbonio nel processo di lavorazione dei wafer (senza perdere la testa)
Ogni fabbrica di semiconduttori è sotto pressione per raggiungere gli obiettivi legati alla riduzione delle emissioni di carbonio. Ma se si analizza dove va a finire tutta quell’energia, si scopre che una grande parte viene sprecata nel riscaldamento e nella cottura dei wafer.
Il metodo tradizionale – l’uso di forni a convezione – equivale praticamente a cercare di riscaldare un singolo pisello riscaldando l’intera cucina. È uno spreco enorme di energia. Abbiamo trovato un modo migliore: utilizziamo sensori a infrarossi ad alta precisione e sistemi di riscaldamento che agiscono direttamente sul wafer, e non sull’intera stanza.
Smettete di riscaldare le pareti
Il problema è che, se il riscaldamento non è uniforme, parti del wafer vengono distrutte. È uno spreco di tempo e denaro. Utilizziamo lampade a infrarossi a breve lunghezza d’onda, abbinate a pirometri ad alta velocità, per creare un sistema che agisce in modo preciso. Invece di riscaldare tutto intorno, concentriamo l’energia sulle lunghezze d’onda che il silicio assorbe effettivamente.
Il risultato? Si evita lo spreco di energia per riscaldare le pareti della camera di riscaldamento. Il processo di riscaldamento avviene più rapidamente, si consumano meno kilowattora per wafer, e il costo energetico diminuisce. È semplice buon senso.
Velocità e controllo
Hai fatto in modo che questi sensori reagiscano in pochi millisecondi. Se sulla superficie del wafer compare un punto caldo, il sistema riduce immediatamente l’intensità del riscaldamento. È molto diverso dai vecchi riscaldanti resistentivi, che sempre superano la temperatura desiderata, costringendoci a temere di aver rovinato il lotto di prodotti. Inoltre, avvolgiamo i componenti in quarzo: questo evita che detriti finiscano sulla superficie di riscaldamento e mantiene il processo pulito.
Il problema: potenza e raffreddamento
C’è però un compromesso da considerare: le matrici a infrarossi ad alta densità trasferiscono rapidamente il calore, ma producono anche molta energia radiante. Non si possono semplicemente inserire in vecchi chassis. Se i sistemi di raffreddamento non sono progettati per gestire questo carico aggiuntivo, i componenti elettronici potrebbero essere danneggiati. Bisogna quindi assicurarsi che il raffreddamento funzioni correttamente.
Cosa significa questo per le fabbriche
Passando all’uso di sensori a infrarossi ad alta precisione, la dimensione fisica della fase di riscaldamento diminuisce. Ci si allontana dalle camere di riscaldamento enormi e lente, per passare a sistemi compatti che funzionano immediatamente. Questo rende l’idea di “fabbrica verde” qualcosa di concreto, invece che solo uno slogan aziendale. Si riduce quindi l’energia necessaria per far funzionare i macchinari, il che è il modo più veloce per ridurre i costi legati alle emissioni di CO2 per ogni chip prodotto.