Kohlenstoffeinsparung in den Wärmetreatment-Prozessen für Halbleiter mithilfe von Vakuum-IR-Technologie
Bei der Herstellung von Halbleitern ist Präzision entscheidend – doch die Durchführung dieser Prozesse in einem Hochvakuumumfeld stellt eine große Herausforderung hinsichtlich des Energieverbrauchs dar. Die meisten Hersteller setzen weiterhin auf resistive Heizmethoden – was im Grunde genommen so ist, als würde man versuchen, eine einzelne Erbse zu erhitzen, indem man den ganzen Topf erwärmt. Das ist langsam, es wird viel Energie verschwendet – und dadurch steigt auch der Kohlenstoffausstoß erheblich an.
Wir machen es anders: Wir verwenden vakuumkompatible IR-Lampen, um direkt auf die Wafer oder Substrate einzwirken. So geht keine Energie verloren.
Wie es physikalisch funktioniert
Im Vakuum kann man sich nicht auf die Luft zum Leiten der Wärme verlassen. Man bleibt also nur mit Strahlung übrig. Der Trick besteht darin, diese IR-Systeme so einzustellen, dass sie genau die Wellenlängen aussenden, die das Zielmaterial absorbieren möchte. Anstatt stundenlang die Wände der Vakuumkammer zu erhitzen, wird die Energie direkt dorthin geleitet, wo sie benötigt wird – nämlich auf das Werkstück.
Es handelt sich dabei um einen einfachen Ansatz – doch dadurch sinkt der Energieverbrauch pro Wafer erheblich.
Der Bau einer Fabrik, die den Planeten nicht zerstört
Wenn man eine „grüne Fabrik“ bauen möchte, muss man auf die thermische Masse achten. Schwere Heizelemente brauchen lange Zeit, um zu erwärmen – und noch länger, um abzukühlen. Sie sind außerdem unpraktisch in der Anwendung. IR-Lampen hingegen haben fast keine thermische Trägheit. Mit dem Einschalten der Lampe erreicht man bereits nach Sekunden die gewünschte Temperatur. Dadurch entfallen endlose Wartezeiten. Die Maschinen müssen weniger Stunden arbeiten, um dieselbe Menge an Arbeit zu erledigen. Das ist einfach effizienter.
Aber wir blieben nicht bei der Geschwindigkeit stehen. Das Vakuumumfeld ist für die Ausrüstung sehr belastend. Gase, die aus der Ausrüstung austreten, können schnell dazu führen, dass eine Charge an Wafern beschädigt wird. Um das zu verhindern, verwenden wir hochreinen Quarz sowie spezielle Dichtungen. Dadurch bleibt die Kammer sauber – was wiederum weniger Abfall und weniger verschwendetes Material bedeutet.
Die ehrliche Wahrheit über Kompromisse
Keine Ausrüstung ist eine magische Lösung. IR-Lampen sind zwar hervorragend, um den Energieverbrauch während des Heizvorgangs zu senken – doch sie erzeugen intensive, lokale Hitze. Wenn die Kühlvorrichtungen nicht ausreichen, kann diese reflektierte Strahlung die Vakuumdichtungen beschädigen oder die Sensoren zerstören. Man kann nicht einfach die Leistung der Lampe erhöhen und darauf hoffen, dass alles gut geht. Man muss die Leistung der Lampe mit der Fähigkeit des Systems abgleichen, Wärme abzugeben. Andernfalls tauscht man lediglich eine hohe Stromrechnung gegen eine Reparaturrechnung ein.