Het is belangrijk om de juiste afstand tussen de lamp en de wafer te bepalen bij het gebruik van infraroodverwarming voor halfgeleiderproductie. Hierdoor kunnen de wafer snel op de gewenste temperatuur worden gebracht. Tegenwoordig wordt er veel gesproken over ‘groene fabrieken’ en het bereiken van koolstofneutraliteit. Als dat je doel is, moet je rekening houden met de energiedichtheid.
Het komt eigenlijk neer op de afstand tussen de lamp en de wafer. We noemen dit de veiligheidsafstand. Als deze afstand verkeerd wordt ingeschat, betaal je feitelijk om de muren van de kamer op te warmen, in plaats van de siliciumwafer zelf.
Het evenwicht tussen afstand en warmte
Als je de lamp te ver naar achteren plaatst, verspreidt de energie zich. Je verliest dus energie. Om dit te compenseren, moet je de sterkte van de lamp verhogen, waardoor de koolstofuitstoot toeneemt.
Maar je kunt de lamp ook niet recht tegen de wafer zetten. Dan ontstaan er ‘ hete punten’. Deze kleine hittepieken kunnen de wafer beschadigen of zelfs een hele partij producten vernietigen.
Het gaat erom om die perfecte balans te vinden: je wilt zoveel mogelijk warmte op het oppervlak van de wafer brengen, terwijl alles binnen ±1°C blijft. Het is een delicate balans.
Energie besparen door betere hardware
Energie besparen in een fabriek gaat niet over het gebruik van nieuwe software. Het gaat om de manier waarop de hardware werkt.
Als we de veiligheidsafstand verkleinen en gefocuste infraroodreflectoren gebruiken, wordt de tijd die nodig is om de wafer op temperatuur te brengen korter. De lampen hoeven minder lang aan te staan per wafer. Het is eenvoudige rekenkunde: minder tijd dat de lampen aanstaan, betekent minder kWh per eenheid.
De complexiteit van ingenieurswerk
Natuurlijk is het nooit zo simpel als ‘de lamp gewoon dichterbij zetten’. Als je de afstand te veel verkleint, loop je het risico op contaminatie. Als een lamp kapotgaat of de kwartsbuis begint te slijten, heb je problemen. Bovendien moet er genoeg ruimte zijn voor de luchtstroming. Als de lamp te heet wordt, werkt het hele systeem niet meer.
Sommige mensen proberen dit te omzeilen door een systeem met een hoge vermogenssterkte te kopen. Doe dit niet. Je koelingsysteem zal dan twee keer zo hard moeten werken om al die overtollige warmte weg te halen. Je verspilt alleen maar energie. Het is een verliezende strijd.