Warum aufhören, unnötig Energie zu verschwenden? IR-Technologie gegen herkömmliche Luftzufuhrmethoden in der Halbleiterfertigung
Wer bereits Erfahrung im Umgang mit Halbleiterfertigungsmaschinen hat, kennt das Problem: Es handelt sich dabei um einen ständigen, stressigen Wettlauf gegen die Zeit – und um einen endlosen Kampf darum, die Umgebung sauber zu halten.
Die meisten altmodischen Anlagen nutzen immer noch herkömmliche Luftzufuhrmethoden, um die Temperatur konstant zu halten. Man kennt das Prinzip: Große Lüfter blasen warme Luft durch den Reinraum, damit die Werkstücke die gewünschte Temperatur erreichen. Das ist jedoch ineffizient. Zudem entsteht eine Verzögerung – schließlich bewegt sich die Luft nicht effektiv genug, um Wärme zu übertragen. Dadurch verstreichen Minuten, bevor man überhaupt mit der Fertigung beginnen kann.
Dabei ändert die Infrarottechnologie alles.
Infrarotstrahlung benötigt keinen „Zwischenmittel“ – sie muss die Luft nicht erst erhitzen, um das Werkstück zu erwärmen. Stattdessen werden elektromagnetische Strahlen direkt auf das Werkstück abgegeben. Das geschieht praktisch sofort. Man verschwendet keine Energie damit, den ganzen Raum zu erwärmen – man heizt nur das Werkstück selbst. Dadurch verkürzt sich die Aufwärmzeit von Minuten auf Sekunden. In einer Fabrik mit hoher Produktionsrate bedeutet das, dass pro Tag viel mehr Wafer produziert werden können.
Außerdem ist auch die Sauberkeit des Reinraums ein Vorteil der Infrarottechnologie. Herkömmliche Luftzufuhrmethoden führen oft zu Kontaminationen – Lüfter erzeugen Staub, Filter verstopfen. Man verbringt die Hälfte der Zeit damit, das Klimasystem unter Kontrolle zu halten. Bei der Infrarottechnologie gibt es keine Bewegung, keinen Wind, keine Turbulenzen. Da diese Geräte eine sehr kleine Größe haben, kann man sie genau dort platzieren, wo sie benötigt werden – ohne dass dadurch der laminare Luftstrom gestört wird.
Natürlich ist das nicht perfekt – es gibt Trade-offs. Die Infrarottechnologie ist zwar extrem schnell, aber sie ist auch Richtungsabhängig. Man kann ein Werkstück nicht einfach mit Infrarotstrahlung „umhüllen“, wie man es mit heißer Luft tun könnte. Wenn das Werkstück ungewöhnliche Formen hat oder tiefe Vertiefungen aufweist, entstehen Kältepunkte. Man muss also sorgfältig darauf achten, wo die Emittoren platziert werden. Wenn der Winkel oder die Entfernung nicht richtig sind, kann die Oberfläche verbrennen, während der Kern noch kalt bleibt. Man benötigt daher einen präzisen PID-Controller, damit man nicht über das Ziel hinausschießt.
Es erfordert etwas mehr Planung vorab – doch die Geschwindigkeit und die Sauberkeit machen die Anstrengung wert.