Aufhören mit der Erwärmung der Luft – eine intelligente Methode zur Betriebsführung von Reinräumen
Wenn wir tatsächlich die Ziele der Kohlenstoffneutralität in den Halbleiterfabriken erreichen wollen, müssen wir auf die alten, konventionellen Heizmethoden verzichten. Stellen Sie sich vor: Diese Heizmethoden erwärmen den gesamten Raum – die Luft, die Wände, einfach alles – nur damit die Wafer die richtige Temperatur erreichen. Das ist eine enorme Energieverschwendung.
Daher kommt die Infrarot-Heizung ins Spiel. Anstatt den ganzen Raum zu erhitzen, wird mit Infrarotenergie direkt auf die Wafer geleitet. Dadurch wird Energie eingespart, und es entsteht keine unnötige Wärmeentwicklung.
Wie es funktioniert
Infrarotlampen fokussieren die Wärme genau dort, wo sie benötigt wird. So können man die riesigen Lüftungsanlagen sowie die voluminösen Heizelemente weglassen, die viel Strom verbrauchen.
Das Tolle daran: Man kann die Wellenlängen anpassen, um genau zu kontrollieren, wie tief die Wärme vordringt. Es wird also keine Energie verschwendet, indem die Maschine selbst erhitzt wird, nur um eine bestimmte Oberflächen Temperatur zu erreichen. Zudem heizt die Infrarotheizung sehr schnell auf. Das bedeutet weniger Zeit für das Herumstehen der Maschinen und mehr Zeit für die eigentliche Bearbeitung der Bauteile.
Die Herausforderungen
Man kann nicht einfach ein paar Heizlampen in einen Reinraum stellen und schon ist alles in Ordnung. Partikelkontamination ist nämlich ein großes Problem. Deshalb verwenden wir Quarzkapseln sowie spezielle Beschichtungen, damit nichts bei der Erhitzung ausgeschieden wird.
Auch die Kühlung muss berücksichtigt werden. Hochleistungs-Infrarotlampen erzeugen viel Hitze. Wenn die Kühlvorrichtung nicht stark genug ist, wird die Maschine überhitzen – und das wiederum beeinträchtigt den Produktionsprozess. Das möchte niemand.
Was das für die Produktion bedeutet
Letztendlich sinkt der Energieverbrauch pro Wafer deutlich. Die Ausrüstung nimmt außerdem weniger Platz ein, da man keine großen, isolierten Ofenhüllen mehr benötigt. Für die Ingenieure ist das eine echte Verbesserung: Man erreicht die Ziele einer „grünen Fabrik“, ohne die Produktion zu verlangsamen. Es entstehen kürzere Produktionszyklen, weniger Energieverbrauch pro Einheit – und weniger Belastung für das Stromnetz.