Het verminderen van koolstof in de schone ruimte: waarom vacuüminfraroodverwarming echt werkt
Laten we eerlijk zijn: halfgeleiderfabricage verbruikt veel energie. Om te voorkomen dat dingen oxideren of besmet raken, moet je werken in een vacuüm, wat temperatuurregulatie tot een groot probleem maakt.
De meeste mensen gebruiken gewoon weerstandsheating. Het probleem? Je verwarmt de hele kamer alleen maar om de wafer op de gewenste temperatuur te brengen. Het is alsof je alle heaters in je huis aanzet om één stuk pizza op te warmen. Dat is verspilling.
Wij doen het anders. We gebruiken IR-lampen die geschikt zijn voor gebruik in een vacuüm, zodat ze rechtstreeks op de wafer inwerken. Er wordt geen energie verspild aan het opwarmen van lucht die er niet is, en zo blijft de koolstofuitstoot in je schone ruimte veel lager.
De fysica (zonder leerboeken)
In een vacuüm vindt er geen convectie plaats. Dat betekent dat warmte niet zomaar rondzwemt. Je bent dan volledig afhankelijk van straling en geleiding.
We gebruiken kortegolfstraling, omdat deze echt ‘in’ het materiaal komt, in plaats van alleen van de oppervlakte af te kaatsen. Het is snel. Echt snel.
Omdat je de gewenste procestemperaturen veel sneller bereikt, hoeft je apparaat niet lang met hoge vermogens te draaien. Je gebruikt minder kWh per wafer, en je elektriciteitsrekening weerspiegelt dat.
De technische uitdagingen
Nu komt het lastige gedeelte. Standaardlampen geven gas af. In een hoogvacuümomgeving is dat een nachtmerrie. Eén kleine lekje kan al tot grote problemen leiden.
Om dit te voorkomen, gebruiken we kwartsomhullingen van hoge zuiverheid die het goed volhouden.
Maar je moet wel oppassen met de vermogensdichtheid. Omdat er geen lucht is die warmte weg kan halen uit de lamp, kunnen de temperaturen gevaarlijk hoog worden. Verminder de afkoeling niet. Als je koelsysteem te klein is, gaan je lampen veel sneller kapot. Het is een simpele oplossing, maar het maakt het verschil tussen een systeem dat lang meegaat en één dat elke paar weken faalt.
Het maken van “groene” productie mogelijk
Het overstappen van bulkverwarming naar gerichte IR-verwarming betekent dat je minder te maken hebt met thermische massa’s.
Dit maakt het veel gemakkelijker om de doelen van een “groene fabriek” te behalen, want je hebt minder energie nodig om alles stabiel te houden. Je kunt nog steeds hoge snelheden bereiken, zonder dat er veel energie wordt verspild.
Het is een simpele vervanging van de hardware. Geen magie, alleen maar betere fysica.