Kohlenstoffeinsparung in der Halbleiterproduktion: Warum Infrarotheizung tatsächlich funktioniert
Wenn man versucht, eine Halbleiterfabrik kohlenstoffneutral zu machen, muss man auf die alten Widerstandsheizungen verzichten – sie sind einfach zu verschwenderisch. In letzter Zeit nutzen wir stattdessen Infrarotheizlampen für die Behandlung der Wafer. Der Grund ist einfach: Die Strahlen treffen direkt auf die Oberfläche des Wafer. Dadurch wird keine Energie verschwendet, indem man den gesamten Raum aufheizen muss, nur um den Wafer zu erwärmen. Das ist eine viel effizientere Art, Energie zu nutzen.
Es geht um die Geschwindigkeit.
Infrarotsysteme verwenden Kurzwellenstrahlung. Anstatt darauf zu warten, dass die Luft aufgehitzt wird, treffen die Photonen sofort auf die Oberfläche des Wafer. Das ist schnell – wirklich schnell. Wir konfigurieren diese Systeme so, dass sie binnen Sekunden die gewünschten Temperaturen erreichen. Dadurch werden deutlich weniger Kilowattstunden pro Wafer verbraucht.
Außerdem bedeutet der Verzicht auf herkömmliche Öfen, dass es weniger thermische Masse gibt, die aufgeheizt werden muss. Weniger Schwermetalle bedeuten auch weniger Energieverbrauch, um die Temperaturen stabil zu halten.
Aber hier liegt das Problem: Man kann die Systeme nicht einfach so einstellen und dann ignorieren. Wenn man die Umweltziele erreichen will, darf die Temperatur nicht überhandnehmen. Deshalb installieren wir hochsensible Sensoren direkt in den Geräten. Diese erzeugen einen präzisen Rückkopplungsmechanismus, der die Leistung sofort reduziert, sobald der Wafer die richtige Temperatur erreicht hat. Wenn die Einstellungen falsch sind, wird nicht nur Strom verschwendet – es besteht auch die Gefahr, dass der Wafer verformt wird. Und das möchte niemand.
Der Kompromiss, den man kennen muss.
Diese Hochleistungsheizlampen sind zwar sehr effektiv – doch sie belasten die Kühlsysteme stark. Man kann sie nicht einfach in ältere Geräte einbauen und darauf hoffen, dass alles funktioniert. Die Kühlkreise müssen stark genug sein, um die hohe Hitze um die Lampen herum zu bewältigen. Andernfalls kann das Gerät beschädigt werden.
Wir sehen die besten Ergebnisse in „Green Factory“-Projekten, in denen alte Heizsysteme durch optimierte Infrarotanlagen ersetzt werden. Das ist wahrscheinlich der effektivste Weg, den Kohlenstoffausstoß zu senken, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen.