Het verminderen van koolstofemissies in semiconductiefabrieken: waarom vacuüm-IR werkt
Laten we het hebben over thermische processen. In semiconductiefabrieken zijn deze cruciaal. Maar als je nog steeds gebruikmaakt van traditionele warmtebronnen, betaal je eigenlijk om de hele ruimte op te warmen, alleen maar zodat één enkele chip op de juiste temperatuur komt. Dat is een enorme verspilling van energie, en dat is ook een van de redenen waarom de broeikasgas-emissies in fabrieken zo hoog zijn.
We hebben een betere manier gevonden: vacuümcompatibele infraroodverwarmers. In plaats van de hele ruimte op te warmen, richten we de warmte rechtstreeks op de chip.
De logica achter de warmte
Wanneer je in een vacuüm werkt, heb je geen convectie om je te helpen. Er is alleen straling en geleiding. We gebruiken lampen met kortegolfradioatie, zodat de warmte rechtstreeks tot het substraat komt, zonder dat de wanden van de ruimte worden opgewarmd. Het is een veel efficiëntere manier. Omdat de energie precies daar gaat waar het nodig is, neemt de tijd die nodig is om de gewenste temperatuur te bereiken drastisch af.
Snelere cycli. Minder elektriciteit. Simpel zo.
Geen gewone lampen
Je kunt niet zomaar gewone lampen gebruiken. Dat leidt alleen maar tot problemen. We gebruiken kwartslampen van hoge zuiverheid, omdat uitstoot van vervuilende stoffen een groot probleem kan zijn. Eén klein lekje in een goedkope heater kan al tot schade aan de chip leiden. We gebruiken ook PID-regelaars om te voorkomen dat de temperatuur te hoog wordt. En nog een tip: als je de vermogenssterkte verhoogt zonder dat er voldoende koeling is voor de lampen, branden de filamenten sneller uit dan nodig is.
Het compromis: snelheid versus stress
Het grootste voordeel is dat je geen last meer hebt van ‘thermische inertie’. Je hoeft niet te wachten tot een groot stuk metaal opwarmt, voordat je kunt beginnen met werken. Dit maakt het apparaat efficiënter en vermindert de broeikasgas-emissies direct.
Maar er is ook een nadeel: je moet oppassen met de vermogensdichtheid. Als je te veel vermogen gebruikt, wordt de temperatuurverschillen te groot. Dat kan leiden tot beschadiging van de chip. Je moet de afstand tussen de lampen en de vermogenszones goed instellen, zodat het 300 mm grote oppervlak recht blijft.
Het is een balans tussen de snelheid waarmee je wilt werken en het behouden van een stabiele structuur van de chip. Als je dit goed doet, krijg je een systeem dat snel, duurzaam en betrouwbaar is.