Kohlenstoffeinsparung in der Fertigung: Warum Vakuum-Infrarotstrahler die beste Lösung sind
Wenn wir tatsächlich die Ziele der Kohlenstoffneutralität in der Fertigung erreichen wollen, müssen wir aufhören, Energie zu verschwenden. Die alte Methode – Widerstandsheizung – ist im Grunde genommen so, als würde man ein ganzes Haus erwärmen, nur um eine einzige Person warm zu halten. Dabei wird der gesamte Raum erhitzt, obwohl der größte Teil davon gar nicht erhitzt werden muss.
Deshalb haben wir auf Vakuum-Infrarotstrahler umgestellt. Anstatt die Luft zu erwärmen, lenken wir die Wärme direkt auf die Wafer. Dadurch entfällt der unnötige Energieverbrauch und die langen Aufwärmzeiten werden reduziert. Es handelt sich dabei um eine effizientere Art und Weise, eine „grüne“ Fabrik zu betreiben.
Die Physik dahinter – ohne Lehrbuchwissen
Im Vakuum gibt es schließlich keine Luft, mit der die Wärme übertragen werden könnte. Man muss sich vollständig auf Strahlung verlassen. Wir haben diese Infrarotsysteme so eingestellt, dass sie Kurzwellenstrahlung abgeben. Diese Strahlung dringt direkt ins Substrat ein, ohne dass Energie für die Erwärmung der Wandungen des Raumes benötigt wird. Dadurch muss man sich nicht ständig mit dem Kühleffekt der Vakuumpumpe herumschlagen. Die Energie wird genau dort eingesetzt, wo sie benötigt wird – dadurch sinken die Kosten pro Wafer.
Ausrüstung und Kompromisse
Wir verwenden hochreinen Quarz sowie spezielle Glühfäden, um die Wärme zu übertragen. Doch es gibt einen Haken: Wenn man hocheffiziente Lampen in einen engen Vakuumraum setzt, steigt die Wärmestärke stark an. Man muss daher die Kühlsysteme richtig einstellen. Wenn das Wasserkühlungssystem zu klein ist oder versagt, brennen die Lampen schnell aus. Auch thermischer Stress an den Dichtungen kann problematisch sein, wenn man darauf nicht achtet.
Einbau in den Arbeitsablauf
Das Beste daran: Diese Geräte können problemlos eingebaut werden. Wir verwenden standardmäßige Anschlüsse – somit muss man nicht wochenlang die Verkabelung neu anpassen. Der Unterschied in der Geschwindigkeit ist enorm: Statt Stunden auf die Aufwärmzeit warten zu müssen, reichen nun nur noch Minuten. Das spart nicht nur Energie, sondern ermöglicht es auch, mehr Wafer pro Zeiteinheit zu verarbeiten, ohne zusätzlichen Platz benötigen zu müssen.
Klar, das Steuerungssystem ist etwas komplizierter, da man auf mögliche Überschreitungen achten muss. Doch wenn man bedenkt, wie viel Kohlenstoff man pro Wafer einsparen kann, ist eine solche Modernisierung eine logische Entscheidung.