Het verminderen van de kooldioxide-uitstoot in een halfgeleiderfabriek: waarom infrarood de oplossing is
Als je probeert de doelstellingen op het gebied van koolstofneutraliteit te bereiken in een halfgeleiderfabriek, besef je waarschijnlijk al dat de oude manier van werken niet meer voldoende is. De meesten van ons maken nog steeds gebruik van resistieve verwarming, waardoor lucht rondom de wafer wordt opgewarmd. Dat is verspilling.
Daarom kiezen we voor systemen die gebruikmaken van kortegolflengte-infraroodstraling (SWIR). In plaats van de hele ruimte op te warmen, wordt de warmte precies gericht op de plek waar deze nodig is: de wafer.
De logica achter de verwarming
Stel je voor dat je een magnetron hebt vergeleken met een gewone oven. Je hoeft niet te wachten tot de hele ruimte heet is voordat je kunt gaan werken. Met infraroodlampen wordt de warmte direct richting het doel gestuurd. Hierdoor neemt de tijd die nodig is om de machine op temperatuur te brengen drastisch af. Je gebruikt minder kilowattuur per cyclus, wat een grote winst is voor de energierekening. We zien het grootste effect in de stappen van drogen, harden en verzachten van materialen. Het is dus efficiënter.
Het juiste hardware-kader
Meestal hebben we het over kwarts-halogeenlampen. Ze leveren veel warmte op in een klein oppervlak, wat ideaal is wanneer er weinig ruimte beschikbaar is in de schone ruimte. Meestal worden deze lampen geconnecteerd aan hoogspanningscircuits, zodat de kabels dun kunnen blijven en de stroomverbruik beheersbaar is.
Om het nog efficiënter te maken, gebruiken we goud- of aluminiumreflectoren. Zij weerkaatsen alle overtollige warmte terug naar de wafer. Zonder deze reflectoren moet het HVAC-systeem dubbel zo hard werken om de omringende warmte te bestrijden, waardoor het doel van energiebesparing niet wordt bereikt.
Een snelle tip: als je oude lampen vervangt, controleer dan goed je voedingsmiddelen. Halogeenfilamenten hebben de neiging om veel stroom te verbruiken zodra ze worden aangezet.
Het nadeel: snelheid versus stress
Infrarood is snel. Soms zelfs te snel.
Als je het materiaal te veel opwarmt, loop je het risico op thermische schokken of vervorming. Het is een balansvraag. Je kunt de vermogenssterkte niet zomaar verhogen; je hebt een nauwkeurige PID-regeling nodig om te voorkomen dat het materiaal beschadigd raakt.
De lamp is maar de helft van het verhaal. Het echte geheim zit in de regelingsmechanismen. Als de sensoren traag reageren, bereik je eerder de gewenste temperatuur dan je denkt. Daarom raden we altijd aan om pyrometers met snelle reactietijden te gebruiken. Zij zorgen ervoor dat alles stabiel en voorspelbaar blijft.