Das Leck stoppen: Warum keramische Endkappen für IR-Emitter wichtig sind
Wenn man versucht, den Kohlenstofffußabdruck einer Halbleiterfabrik zu verringern, muss man mit dem Thema Wärme beginnen. Das klingt einfach – doch bei der Waferverarbeitung bedeutet jede verschwendete Energiemenge Geld und Energie, die einfach verloren gehen.
Deshalb kommen keramische Endkappen ins Spiel. Wenn man Hochleistungs-Lampen verwendet, strahlt die Wärme an den Enden dieser Lampen ab. Mit herkömmlichen Metallendkappen wird diese Wärme aufgenommen – doch dadurch entgeht sie genau dort, wo sie eigentlich benötigt wird.
Wir haben diese Endkappen durch hochreine Aluminiumoxid-Keramiken ersetzt. Keramiken leiten Wärme schlecht weiter. Durch ihre Verwendung werden die Wärmeenergien gezwungen, im Quarzkörper zu bleiben. Dadurch kann mehr Energie direkt auf das Substrat übertragen werden. Der Wafer wird dadurch heißer – während das Maschinengehäuse kühler bleibt.
Es handelt sich dabei um einen Gewinn für alle Beteiligten: Da man nicht gegen die Wärmeabgabe ankämpfen muss, kann man die gewünschten Temperaturen erreichen, ohne die Leistungsaufnahme erhöhen zu müssen. Es ist eine der einfachsten Methoden, um die Gesamtenergiekosten eines Reinraums zu senken.
Aber es ist nicht alles so einfach. Die richtige Keramik auszuwählen, erfordert etwas Fingerspitzengefühl. Hochreines Aluminiumoxid eignet sich zwar hervorragend für extrem hohe Temperaturen – doch es ist brüchig. Wenn man beim Anschließen der Komponenten unvorsichtig vorgeht, können Schäden entstehen. Wir mussten daher sorgfältig darauf achten, dass die Keramiken der ständigen Ausdehnung und Zusammenziehung des Quarzkörpers standhalten können. Andernfalls kann es zu Vakuumverlusten oder defekten Filamenten kommen.
Außerdem gibt es noch die Elektrologie-Aspekte. In Hochspannungsanlagen darf die Energie nicht in das geerdete Gehäuse abfließen. Die Keramik fungiert dabei als „Wand“, die die Energie genau dort hält, wo sie hingehört.
Und es gibt noch einen weiteren Vorteil für das Ziel einer „grünen Fabrik“. Da die Keramik die Wärme so gut bündelt, kann man die Lampen näher an das Ziel bringen – ohne dass die anderen Geräte beschädigt werden. Dadurch entlasten sich die Kühlsysteme erheblich. Weniger Wasser muss bewegt werden – somit wird auch weniger Energie verbraucht. Alles zusammen führt dazu, dass die Energiekosten deutlich sinken.