Kohlenstoffverbrauch in den Halbleiterfabriken senken: Warum Präzisions-Infrarotlicht die richtige Lösung ist
Heutzutage spricht jeder über Kohlenstoffneutralität bei der Planung von Halbleiterfabriken. Ehrlich gesagt liegt ein großer Teil des Problems darin, wie wir die Geräte erwärmen. Die herkömmlichen Widerstandsheizer sind einfach zu ineffizient – sie versuchen, den ganzen Raum zu erwärmen, obwohl es eigentlich nur darum geht, eine einzige Tasse Kaffee zum Warmwerden zu bringen.
Deshalb kommen Präzisions-Infrarotlampen ins Spiel. Anstatt die Luft zu erwärmen, strahlen diese Lampen direkt auf die Oberfläche des Wafer.
Die Wärme genau dorthin bringen, wo sie benötigt wird
Der größte Energieverlust beim Verarbeiten von Wafern entsteht durch Konvektion – die Wärme wandert einfach dorthin, wo sie nicht benötigt wird. Infrarotsysteme beheben dieses Problem, indem sie Kurzwellenstrahlung nutzen. Dadurch wird eine hohe Wärmestärke in sehr begrenzten Bereichen erzeugt. Das bedeutet, dass die gewünschten Temperaturen bereits nach Sekunden erreicht werden – nicht erst nach Minuten.
Wenn man eine Produktionslinie mit hohem Durchsatz betreibt, führen diese eingesparten Minuten zu erheblichen Einsparungen bei den verbrauchten Kilowattstunden. Der Kohlenstoffausstoß sinkt, während die Produktivität steigt. Es handelt sich dabei um eine Win-Win-Situation.
Die Komponenten, die das möglich machen
Niemand möchte, dass Kontaminanten auf dem Wafer landen. Um das zu verhindern, verwenden wir Quarzkörper von hoher Reinheit. Sie sind widerstandsfähig und können extreme Temperaturschwankungen aushalten – ohne zu Rissen zu kommen.
Aber das eigentliche Geheimnis liegt im Schließkreis-Feedback-System. Wir haben Präzisions-Infrarotsensoren eingebaut, die die Oberfläche des Wafer in Echtzeit überwachen. Wenn die Temperatur abweicht, passt das System sofort die Leistung an. So muss man sich keine Sorgen machen, dass die Temperatur zu hoch wird oder dass ganze Chargen von Wafern beschädigt werden.
Das Problem: Kühlung
Hier liegt das Problem: Man kann diese Hochleistungs-Infrarotlampen einfach nicht in ein altes Gehäuse einbauen und damit fertig sein. Während der Wafer die benötigte Wärme erhält, werden das Gehäuse der Lampe sowie die elektrischen Leitungen ebenfalls sehr heiß. Wenn man die Kühlung nicht richtig gestaltet, gibt es Probleme. Man braucht spezielle Kühlkreise, um die hohe Wärmestärke dort zu bewältigen, wo die Lampen angebracht sind. Wenn die Kühlung unzureichend ist, sterben die Lampen früh ab und die Sensoren beginnen, Fehler zu machen. Das ist ein Problem, das man unbedingt vermeiden sollte.
Auf gezielte Heizung statt allgemeiner Erwärmung umzusteigen, ist nicht nur vorteilhaft – wenn man eine Zertifizierung für „grüne“ Fabriken anstrebt, ist das sogar eine Notwendigkeit.