Kohlenstoffeinsparung in der Halbleiterfertigung: Warum Infrarotheizung sinnvoll ist
Seien wir ehrlich: Die Herstellung von Halbleitern erfordert ein Gleichgewicht zwischen extremen Temperaturen und präziser Kontrolle. Doch selbst das geringste Staubkorn kann ganze Produktchargen ruinieren.
Lange Zeit wurden dazu Konvektionsöfen verwendet. Doch hier liegt das Problem: Solche Öfen verbrauchen enorme Mengen an Energie. Sie benötigen die Hälfte ihrer Zeit dazu, die Luft im ganzen Raum zu erhitzen – nur damit der Wafer die richtige Temperatur erreicht. Das ist wie wenn man das ganze Haus heizen müsste, um nur einen Pizzastück zu erwärmen.
Deshalb haben wir uns für Kurzwellen-Infrarot-Systeme entschieden. Anstatt die Luft zu erhitzen, wird die Energie direkt auf das Werkstück gerichtet. Es handelt sich dabei um eine einfache Lösung – doch genau dadurch werden echte Kohlenstoffeinsparungen erzielt.
Geschwindigkeit und Leistung
Infrarotlampen nutzen elektromagnetische Strahlung zur Wärmeabgabe. Da die Wärme direkt auf das Werkstück trifft, muss man nicht warten, bis der Raum erwärmt ist. Die gewünschte Temperatur wird in Sekunden erreicht.
Das ist wirklich schnell. Und das hat Auswirkungen auf die Stromrechnung: Man benötigt weniger Kilowattstunden pro Wafer. Zudem braucht man keine riesigen, isolierten Behälter, um die Wärme zu speichern – dadurch nimmt die Ausrüstung viel weniger Platz ein.
Reinheit
In einer Fertigungsstätte ist Kontamination ein großes Problem. Um Ausdünstungen oder Partikel während des Heizevorgangs zu vermeiden, verwenden wir hochreines Quarzglas für die Lampengehäuse. Zudem werden Reflektoren eingesetzt, um den Strahl gezielt zu lenken. Wenn die Wärme in den Raum entweicht, muss das Lüftungssystem härter arbeiten, um dagegen anzukämpfen.
Aber Vorsicht: Man muss auf die Leistung achten. Hochintensive Infrarotsysteme erzeugen viel Wärme in einem kleinen Bereich. Wenn die Lüftungsanlage nicht dafür ausgelegt ist, wird es Probleme mit der Raumtemperatur geben. Das ist ein Problem, das man unbedingt vermeiden sollte.
Das Ganze im Überblick
Wenn man auf Infrarotheizung umstellt, reduziert man die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen. Zudem ist die Anordnung der Geräte einfacher – weniger komplexe Leitungen und einfachere Verkabelung. Die größten Vorteile zeigen sich bei den Schrumpf- und Trocknungsprozessen: Die Prozesszeit wird verkürzt, Energie wird nicht mehr verschwendet – und die Umweltziele können ohne Einbußen in der Produktion erreicht werden. Es funktioniert einfach.