Kohlenstoffeinsparung bei der Herstellung von Halbleitern: Warum Infrarot die bessere Lösung ist
Die Herstellung von Halbleitern erfordert eine enorme Menge an Energie. Um ehrlich zu sein: Die herkömmlichen Methoden sind äußerst ineffizient. Die meisten Produktionsstätten nutzen immer noch diese riesigen Widerstandsofen, mit denen ganze Räume aufgeheizt werden müssen, nur damit einige Wafer die richtige Temperatur erreichen können. Das ist, als würde man das ganze Haus aufheizen, nur um ein einzelnes Stück Pizza zu erwärmen.
Wir haben eine bessere Lösung gefunden. Durch den Einsatz von Kurzwellen-Infrarot-Heizungen wird die Energie direkt auf die Wafer gerichtet – anstatt die Luft im Raum zu erwärmen. Dadurch wird weniger Energie verbraucht, und es geht schneller voran. Zudem helfen diese Heizmethoden dabei, die Ziele bezüglich der Kohlenstoffneutralität zu erreichen – anstatt dass sie nur auf dem Papier bleiben.
Die Kraft der Strahlung
Ein Vorteil von Infrarot-Heizungen ist, dass sie sich nicht um die Umgebungsluft kümmern. Während konventionelle Öfen darauf warten müssen, dass die Atmosphäre aufgeheizt wird, strahlen Infrarotlampen die Energie direkt auf das Substrat ab. Bei der Verwendung von Silizium oder Galliumnitrid erfolgt die Absorption der Energie nahezu sofort. Dadurch können die Aufwärmzeiten erheblich verkürzt werden – was wiederum bedeutet, dass weniger Kilowattstunden pro Zyklus benötigt werden.
Außerdem gibt es noch einen weiteren Vorteil: Da nicht der ganze Raum aufgeheizt wird, müssen die Kühlsysteme nicht so stark arbeiten, um die Temperatur wieder auf Normalniveau zu bringen. Dadurch sinken auch die Stromkosten.
Die technischen Aspekte
Im Grunde handelt es sich bei diesen Heizungen um Hochreinheitsquarzkörper mit Wolframfilen, die in einem Halogengas gefüllt sind, damit die Filamente nicht zu schnell zerstört werden. Doch es gibt immer einen Kompromiss: Man kann zwar diese Lampen bis an ihre Grenzen belasten, um extrem hohe Temperaturen zu erzielen – doch dann muss man sie häufiger austauschen. Wir empfehlen üblicherweise eine Leistung, die ideal für den jeweiligen Prozess ist, ohne die Geräte überlastet zu werden. So entfallen die Kosten für ständige Wartungsarbeiten.
Eine grünere Produktion
Der größte Vorteil von Infrarot-Heizungen ist die Möglichkeit, die Heizung gezielt einzusetzen. Man kann die Lampen einfach ausschalten, wenn sie nicht benötigt werden. So entsteht keine unnötige Energieverschwendung mehr. Wenn man diese Heizungen mit einem schnellen PID-Regler kombiniert, kann man verhindern, dass die Temperatur zu stark ansteigt. Das spart nicht nur Energie, sondern schützt auch die Wafer vor Schäden.
Es handelt sich dabei also um eine effizientere und intelligente Art, mit Wärme umzugehen.