Kohlenstoffreduktion in der Fabrik mit Kurzwellen-Infrarotstrahlung
Wenn wir wirklich Kohlenstoffneutralität in der Halbleiterproduktion erreichen wollen, müssen wir aufhören, alles zu erhitzen – nur um etwas zu erwärmen. Die herkömmliche Konvektionsheizung ist eine Verschwendung von Energie. Es ist, als würde man versuchen, eine einzelne Pizza zu erhitzen, indem man alle Räume im Haus erhitzt.
Dabei kommt das Kurzwellen-Infrarot zum Einsatz. Anstatt die Luft zu erhitzen, nutzen wir gezielte Strahlungsenergie. Das ist eine viel effizientere Methode.
Warum die Physik wichtig ist
Bei Kurzwellen-Infrarot wird Energie über elektromagnetische Strahlung übertragen. Man verschwendet keine Energie damit, den Gehäuseteilen oder der Luft darum herum Wärme zuzuführen. Die Energie wird direkt auf die Wafer übertragen.
Indem wir uns auf einen Wellenlängenbereich von 0,7 bis 2,5 μm konzentrieren, eliminieren wir den thermischen Verzögerungseffekt. Die Aufwärmzeiten verschwinden. Da die Werkzeuge nicht lange bei hohen Temperaturen bleiben, sinkt der Energieverbrauch pro Wafer erheblich.
Ausrüstung und Kompromisse
Um den benötigten Wärmefluss zu erzielen, verwenden wir Hochleistungsquarzlampen. Das sind keine gewöhnlichen Glühbirnen. Wir nutzen Halogenröhren, damit die Fäden unter der extremen Hitze nicht schmelzen.
Zusätzlich werden präzise Steuerungen eingesetzt, damit man das Ziel nicht überschreitet. Doch es gibt einen Haken: Wenn man 2 kW oder mehr in einen kleinen Raum leitet, wird es schnell sehr heiß. Die Kühlsysteme müssen daher perfekt funktionieren. Wenn die Kühlkörper die Wärme nicht aus den Elektronikkomponenten ziehen können, werden diese beschädigt. Es handelt sich dabei um ein Gleichgewichtsproblem.
Die „grüne Fabrik“ wird Wirklichkeit
Das Beste daran: Der Wechsel von alten Widerstandsheizern auf Infrarotarrays bedeutet sofortigen Betrieb. Kein unnötiger Energieverbrauch durch lange Vorheizzyklen mehr.
Wir haben diese Komponenten so gestaltet, dass sie direkt eingebaut werden können. Man muss keinen Boden entfernen oder neue Stahlkonstruktionen kaufen – sie passen einfach in die vorhandenen Bereiche.
Um den Kohlenstoffverbrauch zu senken, geht es nicht darum, ein „Wunderteil“ zu finden. Es geht vielmehr darum, den Energieverlust zu vermeiden, wenn die Werkzeuge einfach nur herumsitzen. Mit Kurzwellen-Infrarot kann man die Energie in Millisekunden einschalten. Man verbraucht Energie nur dann, wenn tatsächlich gearbeitet wird. So einfach ist das.