Semi-Fabs grüner machen durch Vakuum-Infrarotheizung
Wenn wir tatsächlich eine Kohlenstoffneutralität in den Halbleiterfabriken erreichen wollen, müssen wir über die Heizung sprechen. Die meisten herkömmlichen Widerstandsheizungen sind einfach verschwenderisch – es dauert ewig, bis sie vollständig erhitzt sind, und außerdem entweicht Energie überallhin.
Deshalb verwenden wir vakuumkompatible Infrarotheizer. Anstatt die gesamte Vakuumkammer zu erhitzen – was pure Energieverschwendung wäre – richten diese Heizer ihre kurzwelligen Strahlen direkt auf das Wafer. Das ist eine effektive Methode zur Erwärmung.
Umgang mit Wärme im Vakuum
Im Vakuum gibt es kein Luftmedium, das die Wärme weiterleitet. Man ist somit vollständig auf Strahlung angewiesen. Wir haben diese Infrarotlampen so konzipiert, dass sie viel Energie in einem kleinen Raum unterbringen können. Dadurch kann man die Temperatur extrem schnell ändern – in Sekunden, nicht in Minuten. Wenn man nicht mehr warten muss, bis die Kammer warm ist, sinkt die Gesamtkosten pro Wafer.
Aber es gibt auch einen Nachteil: Hochleistungs-Infrarotröhren werden an bestimmten Stellen sehr heiß. Wenn die Kühlsysteme nicht ausreichen, können die Dichtungen der Kammer beschädigt werden. Es handelt sich dabei um ein Gleichgewichtsproblem.
Kontrolle von Verschmutzungen
In einer Reinraumumgebung ist „Outgassing“ ein großes Problem. Schon die geringste Verschmutzung kann dazu führen, dass die Produktivität stark sinkt. Um das zu verhindern, verwenden wir hochreine Quarzekapseln und Dichtungen, die wirklich funktionieren. Wir achten auch sehr auf die Emissivität der Lampenoberfläche. Warum? Denn es spielt keine Rolle, wie viel Energie erzeugt wird, wenn sie nicht tatsächlich auf dem Substrat ankommt.
Das Beste daran ist, dass diese Lampen einfach als Ersatz für die alten, ineffizienten Elemente verwendet werden können. Man muss somit nicht die ganze Anlage umgebauen.
Was das für die Fabrik bedeutet
Indem man die Zeit zum Erreichen der gewünschten Temperatur verkürzt, verringert man seinen Kohlenstofffußabdruck. So einfach ist das. Zudem wird weniger Abwärme in das Lüftungssystem der Fabrik abgegeben – was wiederum zu geringeren Energiekosten führt. Der größte Unterschied zeigt sich bei dem Prozess des Glühens und Aushärtens. Man erhält dabei die genau benötigte Temperatur, ohne die hohen Energiekosten eines herkömmlichen Ofens.
Es handelt sich dabei um einen einfachen mechanischen Mechanismus – doch er führt zu einer echten, messbaren Reduzierung der CO2-Emissionen für jeden einzelnen Chip, der die Fabrik verlässt.