Eliminierung des Kohlenstoffausstosses in Halbleiterfabriken
Wenn man eine Halbleiterfabrik kohlenstoffneutral machen möchte, reicht es nicht aus, einfach die Glühbirnen durch LED-Leuchten zu ersetzen. Der eigentliche Schlüssel liegt darin, wie wir mit der Wärme umgehen, die bei der Bearbeitung der Wafer entsteht. Hier kommen die mit Gold überzogenen Infrarotlampen ins Spiel.
Der Vorteil der Goldbeschichtung
Herkömmliche Quarzlampen sind etwas unpräzise – sie verteilen ihre Energie überallhin. In einer Fabrik geht viel dieser Wärme verloren oder wird von Teilen der Maschine aufgenommen, die sie eigentlich nicht benötigen.
Durch das Aufbringen einer dünnen Goldschicht auf den Quarz ändern wir das Spiel. Das Gold reflektiert die Langwellenstrahlung zurück zum Filament und leitet die Kurzwellen-Infrarotstrahlung direkt nach vorne.
Das Ergebnis ist ein konzentrierter Wärmestrahl, der fast sofort die Oberfläche des Wafer erreicht. So bleibt keine Zeit verschwendet, bis die Wafer warm genug sind – außerdem wird der Rest der Maschine nicht versehentlich erwärmt.
Leistung, Geschwindigkeit – und die Nachteile
Diese Lampen sind für eine hohe Leistungsdichte konzipiert. Dadurch entsteht eine sofortige Wärmeentwicklung. Bei der Kostenermittlung spart man dadurch Strom – man benötigt weniger Kilowattstunden pro Wafer.
Aber: Diese hohe Intensität belastet den Quarz stark. Wenn die Kühlfans nicht ausreichen, brennen die Enden der Lampen viel zu schnell aus. Man muss also einen geeigneten Ausgleich zwischen der Wärmeströmung und dem Luftstrom finden – sonst muss man die Lampen häufiger ersetzen, als man gerne hätte.
Was das für die Fabrik bedeutet
Der Einsatz von mit Gold überzogenen Infrarotlampen bringt nicht nur eine höhere Geschwindigkeit mit sich, sondern hält auch den Reinraum kühler. Da weniger Wärme in die Umgebungsluft entweicht, muss das Lüftungssystem nicht so hart arbeiten, um den Raum kühl zu halten. Es ist also ein Gewinn für beide Seiten. Man erhält kürzere Bearbeitungszeiten sowie geringere Energiekosten. In Kombination mit einem präzisen SCR-Controller kann man außerdem die Temperatur stabil halten – ohne die lästigen Energiespitzen, die bei älteren Systemen auftreten.