Kohlenstoffverbrauch in den Halbleiterfabriken: Warum IR-Härtung sinnvoll ist
Seien wir ehrlich – Halbleiterfabriken verbrauchen enorme Mengen an Energie. Wenn man sich ansieht, wohin all diese Elektrizität fließt, stellt man fest, dass ein Großteil davon für thermische Prozesse verwendet wird.
Jahrelang wurden dazu riesige Konvektionsöfen eingesetzt. Doch das Problem ist: Sie verbrauchen viel zu viel Energie, um die Luft sowie die Wände des Ofens auf die richtige Temperatur zu bringen – nur damit der Wafer die richtigen Bedingungen hat. Das ist verschwenderisch.
Deshalb verwenden wir zertifizierte Infrarot-Härtungslampen. Anstelle des Aufheizens des gesamten Raumes trifft das Infrarotlicht direkt auf den Wafer oder den Photoresist. Das ist eine effiziente Methode.
Die Logik hinter der Energieeinsparung
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Ofen vor: Er arbeitet langsam. Man heizt ein großes Volumen an Luft auf – und verliert dabei ständig Energie.
Unsere IR-Systeme nutzen Kurzwellenstrahlung. Die Wärme erreicht das Substrat fast sofort. Es gibt keine Wartezeit. Da die Aufheizzeit so kurz ist, verkürzen sich auch die Zykluszeiten. Dadurch müssen die Maschinen nicht stundenlang arbeiten, um eine Charge fertigzustellen.
Außerdem sind diese Lampen für eine hohe Leistungsdichte konzipiert. Durch die Konzentration der Energie in einem schmalen Strahl nimmt die gesamte Heizanlage weniger Platz ein. Zudem muss das Lüftungssystem nicht so hart arbeiten, um die Fabrik kühl zu halten.
Die praktische Umsetzung – und welche Fallen es zu meiden gilt
Wir bauen diese Lampen speziell für Reinräume. Das bedeutet, dass es keine Ausgasungen und keine Partikelansammlungen gibt. Wir verwenden hochreine Quarzkapseln – schließlich möchte man auf keinen Fall, dass Kontaminationen die Produktion stören.
Aber Vorsicht bei der Stromversorgung: Diese Hochleistungs-Lampen ziehen beim Einschalten eine beträchtliche Menge an Energie ab. Wenn Ihre Stromversorgungskonfiguration nicht dafür ausgelegt ist, werden die Sicherungen ständig abschalten.
Und hier kommt das Problem: Kurzwellen-Infrarot ist sehr intensiv. Wenn der Transportband auch nur für einige Sekunden stillsteht, wird es schnell heiß. Man muss daher eine Sicherheitsfunktion einbauen – sobald der Transportband stillsteht, muss die Energiezufuhr unterbrochen werden, sonst verbrennen die Wafer direkt vor unseren Augen.
Was das eigentlich für Ihre Kennzahlen bedeutet
Letztendlich senkt der Einsatz von IR-Härtungslampen den Energieverbrauch pro Wafer. Es handelt sich dabei um eine einfache Möglichkeit, den Kohlenstofffußabdruck zu verringern.
Das Beste daran: In der Regel kann man diese Lampen einfach als Ersatz für die alten Härtungssysteme verwenden. So erhält man mehr Produktivität und geringere Emissionen – ohne die gesamte Produktionslinie austauschen zu müssen.