Die Reinigung der Fertigungsanlagen: Warum Infrarotheizung tatsächlich funktioniert
Seien wir ehrlich – Halbleiterfabriken sind echte Energiefresser. Wenn wir ernsthaft unsere Ziele bezüglich der Klimaneutralität erreichen wollen, können wir nicht einfach nur ein paar Glühbirnen austauschen. Wir müssen uns auf die wirklich wichtigen Aspekte konzentrieren.
Lange Zeit haben wir uns auf Konvektionsöfen verlassen. Das Problem dabei: Sie sind äußerst energieintensiv. Man heizt schließlich die ganze Luft um das Wafer herum auf, nur damit das Wafer selbst erhitzt werden kann. Das ist, als würde man das ganze Haus heizen, nur um ein Stück Pizza zu erwärmen.
Deshalb haben wir uns für die Nutzung von Kurzwellen-Infrarotstrahlung entschieden. Anstatt die Luft zu erhitzen, lenken wir die Wärme direkt dorthin, wo sie benötigt wird – direkt auf das Substrat.
Geschwindigkeit und Leistung
Das Beste daran: Bei der Infrarotheizung entfällt der Zwischenschritt. Da es sich um Strahlung handelt, muss man nicht ewig warten, bis die Kammer richtig warm ist. Es dauert nur einen Moment – sobald man den Schalter betätigt, ist alles warm. Wenn man ihn wieder ausschaltet, kühlt es sofort ab.
Bei der Auswahl dieser Systeme legen wir großen Wert auf die Leistungsdichte. Wir verwenden hochleistungsstarke Lampen, damit die Erwärmung schnell erfolgt. Je kürzer der Zyklus, desto weniger Elektrizität wird pro Wafer verbraucht. So einfach ist das.
Die technischen Aspekte
Wir bauen diese Lampen mit Quarzkörpern und Halogenfilamenten. Wir verwenden Quarz, weil er die Hitze aushalten kann, ohne zu verbiegen oder zu brechen. Das Halogenfilament sorgt dafür, dass das Filament nicht zu früh ausbrennt. Dadurch funktionieren die Lampen länger – man muss sie also nicht alle fünf Minuten ersetzen.
Außerdem achten wir darauf, dass die Anschlüsse fest sitzen. Einen locker sitzenden Anschluss kann man kaum vermeiden. Dadurch entsteht Widerstand, die Kontakte überhitzen – und schon ist die Verbindung kaputt.
Die Kompromisse
Ich werde Ihnen nicht weismachen, dass Infrarotheizung ein Wundermittel ist. Es gibt immer Nachteile.
Während man während der Heizphase viel Energie spart, stellt die hohe Leistungsdichte eine große Belastung für die Kühlsysteme dar. Wenn man die Leistung erhöht, um den Prozess zu beschleunigen, müssen die Wärmetauscher stark genug sein, um die überschüssige Wärme schnell aus dem Reinraum zu befördern.
Wenn die Kühlung nicht mithält, beginnt die gesamte Fertigungsanlage sich aufzuheizen. Und wenn die Umgebungstemperatur steigt, funktionieren die präzisen Werkzeuge nicht mehr richtig.
Glücklicherweise können wir diese Systeme als Ersatz für die alten Widerstandsheizungen verwenden. So kann man seinen CO2-Fußabdruck verringern, ohne die gesamte Produktionslinie abreißen und neu aufbauen zu müssen.