Kohlenstoffeinsparung in Reinräumen: Warum Infrarot die richtige Lösung ist
Die meisten Halbleiteröfen arbeiten nach dem Prinzip der Konvektion. Im Grunde genommen wird einfach eine große Luftblase erwärmt, um das Wafer zu erhitzen. Das ist langsam und verschwenderisch. Ehrlich gesagt ist dieses Verfahren bereits veraltet, wenn man versucht, eine „grüne“ Fabrik zu errichten.
Deshalb gibt es einen starken Trend hin zur Verwendung von Infrarotheizung.
Das Geheimnis liegt darin, wie die Energie übertragen wird.
Bei der Konvektionsheizung muss man auf die Luft warten. Bei der Infrarotheizung hingegen wird die Energie per elektromagnetischer Strahlung übertragen. Sie gelangt direkt ins Substrat. So wird kein Geld verschwendet, indem man jeden Kubikzentimeter des Reinraums erwärmt – nur um ein paar Wafer zu verarbeiten.
Wir verwenden Kurzwellen-Infrarotstrahler, um die Objekte schnell zu erhitzen. Da die Erhitzung so schnell erfolgt, wird der gesamte Prozess schneller abgeschlossen. Wenn die Maschine weniger Stunden arbeiten muss, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, verringert sich natürlich auch der Kohlenstoffausstoß.
Aber man kann nicht einfach eine Lampe in den Ofen stecken.
Reinräume sind sehr anspruchsvoll. Um alles sauber zu halten und Ausgasungen zu vermeiden, verwenden wir Hochreinquartzgehäuse. Zudem muss man kreativ sein, wenn es darum geht, diese Lampen in engen Räumen unterzubringen – ohne die Kühlstromzufuhr zu stören.
Außerdem gibt es noch das Problem der „goldenen Mitte“. Man braucht genug Wärme, um effizient arbeiten zu können – aber zu viele Watt an einer Stelle können dazu führen, dass das Wafer verformt wird oder es zu thermischen Schäden kommt. Wir investieren viel Zeit in die Anpassung der Wellenlänge, damit sie perfekt zu den Materialien passt, mit denen wir arbeiten.
Das Problem: Die Kühlung.
Infrarotsysteme mit hohem Leistungsgrad erzeugen enorme Mengen an Wärme. Das ist großartig für die Geschwindigkeit – doch es belastet die Kühlanlagen der Anlage stark. Wenn die Wärmeaustauscher nicht ausreichen, beginnt die Raumtemperatur anzusteigen.
Außerdem müssen die PID-Controller perfekt eingestellt werden. Wenn sie nicht richtig funktionieren, wird die Zieltemperatur überschritten – was wiederum Probleme verursacht.
Letztendlich geht es beim Umstieg auf Infrarotheizung darum, die Verzögerungen zu beseitigen. Wenn man nicht mehr auf die Luft als Heizquelle angewiesen ist, dann entstehen wirklich echte Energieeinsparungen.