Kohlenstoffreduzierung in Halbleiter-Gloveboxes durch Infrarotheizung
Seien wir ehrlich: Das Erhitzen einer Glovebox für Arbeiten mit Halbleitern ist in der Regel eine Energieverschwendung. Die meisten Systeme nutzen resistive Heizungen – das bedeutet im Grunde, dass man versucht, den gesamten Raum zu erhitzen, nur um das Werkstück auf die richtige Temperatur zu bringen. Das ist ineffizient.
Wir haben eine bessere Lösung gefunden. Durch den Einsatz von Kurzwellen-Infrarot-Heizelementen kann die Wärme gezielt dorthin geleitet werden, wo sie benötigt wird. Anstatt gegen die Luft anzukämpfen, konzentriert man sich auf den jeweiligen Bereich, der erhitzt werden soll.
Die Leistungsidee
Wenn man in Vakuum oder unter inerter Atmosphäre arbeitet, muss die Temperatur schnell erreicht werden. Dafür kommt eine hohe Leistungsdichte ins Spiel. Da Infrarotwärme über Strahlung übertragen wird und nicht durch Konvektion, müssen keine Kilowattstunden eingesetzt werden, um das Argon- oder Stickstoffgas in der Box zu erhitzen. Die Wärme gelangt direkt ins Material. Dadurch werden die Aufwärmzeiten reduziert – und man spart sofort Geld bei den Energiekosten.
Was beim Bau wichtig ist
Verunreinigungen sind hier das größte Problem. Ein kleiner Fehler kann dazu führen, dass die ganze Charge ruiniert wird. Deshalb verwenden wir hochreine Quarzkörper sowie Wolframfäden. Quarz ist ideal, denn es gibt keine Gase ab, wenn es heiß wird. Zudem verwenden wir spezielle Beschichtungen, damit die Wärme tatsächlich ins Material eindringt und nicht einfach von der Oberfläche abprallt.
Da in diesen Boxen immer wenig Platz vorhanden ist, verwenden wir standardisierte Anschlüsse. Dadurch bleibt die elektrische Verbindung sicher und es entstehen keine Störungen.
Die Realität
Der Umstieg auf Infrarotheizung ist ein Vorteil für unseren Planeten sowie für die Reinräume. Dadurch entlasten sich die Lüftungs- und Kühlsysteme erheblich. Doch es handelt sich dabei nicht um eine „Plug-and-Play“-Lösung. Intensive Infrarotwärme kann zu lokalen Überhitzungen führen. Wenn man bei der Montage Nachlässigkeiten macht, können die Rahmen verformt werden oder die Dichtungen beschädigt werden. Außerdem reicht es nicht aus, einfach einen Schalter umzulegen – man braucht einen präzisen PID-Controller. Ohne eine genaue Feedbackschleife ist es sehr einfach, einen Faden zu verbrennen oder das Substrat zu zerstören.