Die richtige Entfernung bei der IR-Heizung von Wafern
Bei der Herstellung von Halbleitern werden Kurzwellen-IR-Lampen verwendet, um die Wafers auf die gewünschte Temperatur zu bringen – und das möglichst schnell. In letzter Zeit spricht man viel über „grüne Fabriken“ und die Erreichung der Kohlenstoffneutralität. Wenn das Ihr Ziel ist, müssen Sie sich auf die Energiedichte konzentrieren.
Es kommt im Grunde darauf an, welche Entfernung zwischen der Lampe und dem Wafer besteht. Wir nennen das die Sicherheitsentfernung. Wenn man diese falsch einstellt, zahlt man im Grunde dafür, dass die Wände des Behälters erhitzt werden, anstatt der Siliziumwafer selbst.
Das Spannungsfeld zwischen Entfernung und Wärme
Wenn man die Lampe zu weit zurücksetzt, verteilt sich die Energie nur ungleichmäßig. Dadurch geht Energie verloren. Um diesen Verlust auszugleichen, muss man die Leistung der Lampen erhöhen – was wiederum dazu führt, dass der CO2-Ausstoß steigt.
Aber man kann die Lampe auch nicht direkt neben den Wafer setzen. Das würde zu „heißen Stellen“ führen. Solche punktuellen Überhitzungen können dazu führen, dass der Wafer beschädigt wird oder ganze Chargen zerstört werden.
Der Trick besteht darin, die optimale Entfernung zu finden – man möchte die Wärmezufuhr maximieren, während gleichzeitig eine gleichmäßige Temperatur von ±1°C gewährleistet wird. Es handelt sich dabei um ein feines Gleichgewicht.
Energieeinsparung durch bessere Hardware
Um Energie zu sparen, reicht es nicht aus, einfach neue Software einzusetzen. Entscheidend ist vielmehr, wie die Hardware wirklich funktioniert.
Wenn man die Sicherheitsentfernung verringert und fokussierte IR-Reflektoren verwendet, verkürzt sich die Zeit, in der die Lampen eingeschaltet sind. Es ist einfache Mathematik: Je weniger Zeit die Lampen eingeschaltet sind, desto weniger kWh werden verbraucht.
Die komplizierte Realität der Ingenieurarbeit
Natürlich ist die Sache nie so einfach, wie „die Lampe einfach näher heranzubringen“. Wenn man die Entfernung zu stark verringert, besteht das Risiko einer Kontamination. Wenn eine Lampe ausfällt oder der Quarzrohr beschädigt wird, entstehen Probleme. Zudem braucht man genug Platz für den Luftstrom. Wenn der Lampenkörper überhitzt, versagt das gesamte System.
Manche versuchen, dies zu umgehen, indem sie einfach ein Hochleistungs-System kaufen, um die große Sicherheitsentfernung auszugleichen. Das ist jedoch keine Lösung. Das Kühlsystem muss dann doppelt so hart arbeiten, um all die verschwendete Energie abzuführen. Man verschwendet also nur Energie, um gegen die bereits verschwendete Energie anzukämpfen. Das ist ein sinnloses Unterfangen.