Het verminderen van de koolstofuitstoot in de halfgeleiderfabrieken: waarom infraroodverwarming werkt
Als je een halfgeleiderfabriek koolstofneutraal wilt maken, moet je stoppen met het gebruik van die oude resistieve verwarmers. Die zijn namelijk te inefficiënt.
De laatste tijd maken we steeds meer gebruik van infraroodverwarmingslampen voor het verhitten van wafers. De reden is eenvoudig: deze lampen raken het substraat rechtstreeks aan. Er wordt dus geen energie verspild door het hele apparaat op te warmen, alleen maar om de wafer warm te maken. Het is een veel efficiëntere manier om energie te gebruiken.
Het gaat allemaal om snelheid.
Infraroodsystemen maken gebruik van kortegolfradiatie. In plaats van te wachten tot de lucht op temperatuur komt, raken de fotonen direct de oppervlakte van de wafer. Dat is snel – heel snel zelfs. We stellen deze systemen zo in dat ze de gewenste temperatuur in luttele seconden bereiken. Hierdoor wordt er veel minder energie verbruikt per wafer.
Bovendien leidt het gebruik van infraroodverwarming tot minder thermische massa. Er hoeft minder zwaar metaal opgewarmd te worden, waardoor er minder energie wordt verbruikt om de temperatuur stabiel te houden.
Maar er is één probleem: je kunt het niet zomaar ‘instellen en vergeten’. Als je de gestelde milieudoelstellingen wilt bereiken, mag de temperatuur niet te hoog worden. Daarom plaatsen we sensoren in het apparaat die direct feedback geven zodra de wafer de gewenste temperatuur bereikt. Als de instellingen van de PID-regeling niet goed zijn, verspil je niet alleen elektriciteit, maar loop je ook het risico dat de wafer vervormt. En dat wil natuurlijk niemand.
De balans die je moet vinden.
Deze hoge-intensiteit lampen zijn erg effectief. Dat is goed voor de productiecapaciteit, maar ze leggen wel veel druk op de koelsystemen. Je kunt ze niet zomaar in een oud apparaat stoppen en hopen op het beste resultaat. De koelsystemen moeten sterk genoeg zijn om de intense hitte rondom de lampen aan te kunnen. Anders kan het gebeuren dat het apparaat begint te vervormen.
We zien de beste resultaten in ‘Green Factory’-projecten, waar fabrieken oude koelsystemen vervangen door geavanceerde infraroodarrays. Dit is waarschijnlijk de meest effectieve manier om de koolstofuitstoot te verminderen, zonder dat de productiecapaciteit wordt beïnvloed.