Het verminderen van de koolstofuitstoot in een halfgeleiderfabriek: waarom infraroodverwarming werkt
Als je probeert koolstofneutraal te worden in een halfgeleiderfabriek, besef je al snel dat het niet voldoende is om alleen maar ‘groene energiecredits’ te kopen. Je moet ook actief iets doen aan de warmtestromen in de fabriek.
Denk maar aan traditionele resistieve verwarmingssystemen of grote convectiekasten. Die zijn in feite enorme energieverbruikers. Ze besteden de helft van hun tijd aan het opwarmen van de lucht en de wanden van de kast, terwijl de wafer nog nauwelijks merkt dat er een temperatuurverandering optreedt. Dat is zonde van energie.
Daarom kiezen we voor systeem met infraroodlampen. Hierdoor hoeven we de ruimte niet meer op te warmen, maar alleen het deel dat echt nodig heeft aan warmte te geven.
De warmte op de juiste plek brengen
Infraroodverwarming maakt gebruik van straalenergie. In plaats van te wachten tot de lucht warm wordt, worden de fotonen rechtstreeks op het oppervlak van de wafer gericht. Dit gaat erg snel.
Omdat de opwarmtijd korter is, hoeft de wafer minder tijd te worden opgewarmd. Dat betekent minder kWh per batch en een lagere energierekening. Afhankelijk van wat je gebruikt, kiezen we de juiste golflengte: kortegolfenergie als je snel warmte op het oppervlak wilt krijgen, of middellange golven als de warmte dieper in het materiaal moet doordringen.
De realiteit van een schone ruimte
Je kunt natuurlijk niet zomaar een gloeilamp vervangen en daarmee klaar zijn. In een fabriek is de vijand: deeltjescontaminatie. Eén ongewenst deeltje kan al leiden tot een grote daling in de productie. Om uitstoot tijdens het opwarmen te voorkomen, gebruiken we speciale coatings en kwartsomhulsels.
Het goede nieuws? Deze infraroodlampen nemen veel minder ruimte in beslag dan grote ovens. Hierdoor heb je meer ruimte op de vloer. Zolang je stroomvoorziening het kan aan, passen deze lampen gemakkelijk in je bestaande apparatuur.
De nadelen (want niets is perfect)
Er zijn wel nadelen: infraroodverwarming is krachtig, maar het vereist precisie. Het creëert sterke temperatuurverschillen. Als de lamp niet precies op de juiste plek staat, ontstaan er hete punten op de wafer. Om dit te voorkomen, hebben je PID-regelaars en sensoren nodig om alles gelijkmatig te houden.
Verder veroorzaken deze hoogwaardige lampen veel warmte die naar achteren wordt afgegeven. Als je HVAC- en koelsystemen niet sterk genoeg zijn om deze warmte uit de schone ruimte te halen, gaan de alarmen af.
Het kost wat meer moeite om dit goed in te stellen, maar de energiebesparing maakt het de moeite waard.