Kohlenstoffreduzierung bei Halbfertigprodukten: Warum Vakuum-IR die richtige Lösung ist
Wer schon einmal in einem Reinraum gearbeitet hat, kennt das Problem: Es wird eine absolute Präzision bei der Erwärmung erforderlich – doch dies muss unter Vakuum geschehen, damit durch Oxidation oder andere Verunreinigungen nichts kaputtgeht.
Lange Zeit haben wir uns auf herkömmliche Widerstandsofen verlassen. Doch das hat einen Haken: Sie verbrauchen viel Energie – die Hälfte der Energie wird dazu verwendet, die Luft sowie die Wände des Ofens zu erhitzen, anstatt die Wafer selbst.
Deshalb kommen hier vakuumkompatible Infrarotheizer ins Spiel. Anstelle der Erwärmung des gesamten Raums wird die Energie direkt auf das Ziel gerichtet.
Die Physik dahinter ist eigentlich ziemlich einfach: Im Vakuum gibt es keine Konvektion – es gibt keine Luft, die die Wärme transportieren könnte. Alles läuft über Strahlung ab. Wir verwenden Kurzwellen-Infrarotlampen, denn diese dringen viel effektiver in Wafer und Untergründe ein als Langwellenlampen.
Wenn man nicht mehr Energie für die Erwärmung der Wänden verschwendet – was wir als „parasitische Wärme“ bezeichnen – sinkt der Kohlenstofffootprint. Das ist ein Vorteil für den Planeten – und auch für die Rechnungen.
Aber man kann einfach nicht irgendeine Lampe verwenden. Standardlampen versagen fast sofort im Vakuum. Sie geben Gase ab, was dazu führt, dass die Vakuumdichtung beeinträchtigt wird – oder schlimmer noch: Die Gase landen direkt auf den Wafern.
Um das zu verhindern, verwenden wir hochreinen Quarz sowie Dichtungen, die speziell für den Einsatz im Vakuum entwickelt wurden. Die Filamente sind so konstruiert, dass sie extreme Temperaturen aushalten können, ohne beschädigt zu werden. Achten Sie darauf, dass die Stromversorgung mit der Spannung der Lampe übereinstimmt – sonst riskieren Sie einen vorzeitigen Verschleiß der Lampe.
Es handelt sich zwar nicht um Magie – aber es gibt auch Kompromisse. Der Vorteil von Infrarotheizern ist ihre Geschwindigkeit: Man kann die Temperatur extrem schnell erhöhen und senken. Dadurch steigt die Produktivität erheblich.
Man muss jedoch auf die Wärmedichte achten. Infrarotstrahlen sind sehr intensiv. Wenn die Lampen nicht perfekt ausgerichtet sind, entstehen heiße Stellen auf den Wafern. Man muss also die Abschirmung sowie die Kühlvorrichtungen genau richtig einstellen. Wenn die Kühlung zu schwach ist, kann die Strahlung in die Elektronik eindringen – was wiederum Probleme verursacht.
Letztendlich macht es einfach Sinn, die alten Widerstandsofen durch gezielte Infrarotheizer zu ersetzen. So wird weniger Energie pro Wafer benötigt – und der Prozess bleibt stabil. Es handelt sich dabei um eine einfache Möglichkeit, die Fabrik umweltfreundlicher zu machen, ohne den Arbeitsablauf zu stören.