Kohlenstoffeinsparung bei Werkzeugen zur Bearbeitung von Wafern durch Infrarotheizung
Im Moment spricht jeder über „grüne Fabriken“. Das ist der große Trend in der Fertigung von Halbleitern. Eine der einfachsten Möglichkeiten, die eigene Kohlenstoffbilanz zu verbessern, besteht darin, auf Widerstandsheizungen zu verzichten und stattdessen Infrarotlampen zu verwenden.
Doch warum ist das wichtig?
Widerstandsheizungen sind ziemlich unpraktisch. Sie verbrauchen viel Energie, um die Wände des Behälters zu erwärmen – bevor der Wafer überhaupt etwas spürt. Das ist eine Verschwendung.
Infrarotlampen funktionieren anders. Sie senden elektromagnetische Strahlung direkt auf die Oberfläche des Wafers. Dadurch wird die gewünschte Temperatur viel schneller erreicht. Wenn man diese Zeit für die Erwärmung reduziert, muss das Werkzeug nicht so lange Leistung aus dem Stromnetz ziehen.
Außerdem gibt es noch das Problem der Überhitzung. Bei der Verwendung von Kurzwellen-Infrarotlampen entsteht eine hohe Wärmestrahlungsdichte. Dadurch kann man ein schnelles Erwärmungsverfahren nutzen, ohne dass die mechanischen Teile des Werkzeugs überhitzen.
Und genau hier liegen die Vorteile: Da der Rahmen des Werkzeugs kühler bleibt, müssen die Kühlsysteme weniger Energie aufwenden, um alles stabil zu halten. Weniger Arbeit für die Kühlsysteme bedeutet weniger Kilowattstunden pro Wafer. Das ist ein Gewinn für beide Seiten.
Aber es ist nicht alles perfekt. Der Wechsel auf Infrarotlampen bringt auch einige Herausforderungen mit sich. Diese Lampen erzeugen eine enorme Menge an Wärme. Wenn die Sensoren etwas falsch arbeiten, können Hotspots entstehen, die den Wafer verformen. Man muss daher Pyrometer verwenden, die die Emissivität des jeweiligen Materials richtig erfassen können.
Außerdem halten diese Lampen nicht ewig. Man muss sie häufiger ersetzen als Keramikheizer. Das ist einfach der Preis für diesen Vorteil.
Letztendlich geht es um die „thermische Trägheit“. Indem man den Wafer direkt heizt und nicht die gesamte Maschine, wird Energie eingespart. Das ist eine praktische Lösung, um die Ziele der Kohlenstoffneutralität zu erreichen, ohne die Geschwindigkeit der Fertigung oder die Qualität der Produkte zu beeinträchtigen.