Kohlenstoffeinsparung in der Halbleiterfabrik: Eine effizientere Methode zur Erwärmung
Wenn man in einer Halbleiterfabrik die Kohlenstoffneutralität erreichen möchte, muss man sich mit dem Thema Wärme beschäftigen. Meist ist es genau dort, wo am meisten Energie verschwendet wird. Die traditionellen Heizmethoden sind ineffizient – sie verschwenden viel Energie beim Erwärmen der Luft um den Wafer herum oder brauchen lange, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist.
Wir haben beschlossen, dieses Problem mit goldbeschichteten Kurzwellen-Infrarotlampen zu lösen.
Warum Gold?
Standardquarzlampen geben Energie in alle Richtungen und über ein breites Spektrum ab. Das ist uneffizient. Durch das Aufbringen einer dünnen Goldschicht auf den Quarz kann man die Energie gezielt lenken. Das Gold reflektiert die längeren Wellenlängen und lenkt die Energie ins Kurzwellenspektrum. Dadurch wird die Wärme schneller und intensiver auf die Oberfläche des Wafers abgegeben. Zudem verhindert das Gold, dass Wärme aus dem hinteren Teil der Lampe entweicht. So geht fast alle Energie dorthin, wo sie benötigt wird. Man verwendet somit weniger Energie – doch die Produktivität bleibt unverändert.
Der Haken (denn es gibt immer einen)
Diese Lampen sind so konzipiert, dass sie in die engen Räume der Waferwerkzeuge passen. Doch man kann sie nicht einfach so einsetzen. Man muss sicherstellen, dass die Stromversorgung die richtige Leistung und Spannung liefert. Andernfalls riskiert man, dass die Lampen beschädigt werden. Zudem werden diese Lampen an den Anschlüssen extrem heiß. Wenn das Kühlsystem nicht ausreicht, können die Lampenhalter oder die nahegelegenen Schaltungen beschädigt werden. Es handelt sich dabei um ein Kompromiss: Man bekommt eine blitzschnelle Erwärmung sowie eine geringere Kohlenstoffbilanz – doch man muss sorgfältig damit umgehen.
Das Gesamtbild
Wenn man ein paar Sekunden Zeit spart, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist, klingt das nicht viel. Doch in einer Hochproduktionsfabrik bedeutet das jährlich enorme Mengen an eingespartem CO2. Es geht letztendlich darum, den Denkansatz zu ändern: Anstatt die Luft zu erhitzen, sollte man direkt den Siliziumchip erhitzen. So können sowohl die Stromkosten als auch der Umweltschutz verbessert werden.