Die richtige Abstandseinstellung: Heizen mit Infrarotlampen
In der Halbleiterherstellung nutzen wir Kurzwellen-Infrarotlampen, um genau die gewünschten Temperaturverläufe zu erzielen. Das ist viel besser als der Einsatz von Konvektionsöfen – schließlich verschwenden diese nur Energie. Wenn man jedoch versucht, eine „grünere“ Fabrik zu betreiben und den Kohlenstofffußabdruck zu verringern, muss man den „Sicherheitsabstand“ – also den physischen Abstand zwischen der Lampe und dem Wafer – genau richtig einstellen.
Was bedeutet der Sicherheitsabstand?
Es geht nicht nur darum, sicherzustellen, dass der Quarzrohr nicht direkt mit dem Wafer in Berührung kommt. Vielmehr geht es darum, wie die Wärme distribuiert wird. Wenn die Lampen zu nah platziert werden, entstehen heiße Punkte, die das Wafer verformen oder sogar den Substrat vollständig zerstören können. Wenn die Lampen hingegen zu weit entfernt sind, werden lediglich die Wände der Kammer erhitzt. Das ist ein Energieverschwendung und beeinträchtigt die Effizienz.
Wir bestimmen diesen Abstand in der Regel anhand der Leistung der Lampen sowie der gewünschten Temperatur. Da Kurzwellen-Infrarotlampen schnell und effektiv heizen können, kann die Heizzone recht klein gehalten werden.
Kohlenstoffeinsparung
Wenn man eine „grüne“ Fabrik haben möchte, muss man aufhören, Energie zu verschwenden, während die Maschinen einfach untätig herumstehen. Hier zeigen sich die Vorteile von Infrarotlampen: Sie gehen fast sofort in Betrieb. Man muss das gesamte System nicht weiterhin bei hoher Temperatur laufen lassen, nur damit es für den nächsten Betriebszyklus bereit ist.
Wir kombinieren diese Lampen mit PID-Reglern. Durch Anpassung des Sicherheitsabstands sowie kontrolliertes Ein- und Ausschalten der Stromversorgung kann man die Temperaturen stabil halten, ohne unnötig viele Energiekosten zu haben.
Die Herausforderungen
Das Problem ist folgendes: Hochleistungs-Lampen eignen sich gut für High-Throughput-Linien, da sie schnell warm werden können. Doch das birgt auch Probleme: Je höher die Wärmestärke ist, desto mehr muss das Kühlsystem arbeiten, um zu verhindern, dass die Verbindungen und Kabel beschädigt werden.
Und wissen Sie was? Wenn man versucht, die Leistung der Lampen zu erhöhen, um einen größeren Sicherheitsabstand zu gewährleisten, halten die Lampen deutlich kürzer durch. Man muss sie daher viel öfter ersetzen.
Die Lösung ist es, die Kühlkapazität vorher gründlich zu überprüfen, bevor man den Sicherheitsabstand verringert.