Aufhören mit dem Erwärmen der Luft: Eine bessere Methode zum Trocknen von Wafern
In den Halbleiterfabriken ersetzen wir die alten Widerstandsheizungen durch digitale Infrarot-Trocknercontroller. Warum? Weil es eine enorme Energieverschwendung ist, ganze Ofenkammern zu erhitzen, nur um einen einzelnen Wafer zu trocknen. Es ist, als würde man das ganze Haus aufheizen, nur um ein Stück Brot zu rösten.
Die Energie genau dorthin lenken, wo sie benötigt wird
Die meisten Konvektionsöfen verbringen viel Zeit damit, einfach nur die Luft zu erwärmen. Unsere Infrarotsysteme ändern das. Sie nutzen Kurzwellenstrahlung, um Energie direkt in das Substrat zu leiten.
Wir verwenden einen PID-basierten Digitalcontroller, um die Leistung in Echtzeit anzupassen. Dadurch entfällt das Problem des „Überhitzens“, das bei analogen Systemen auftritt – nämlich dass die Temperatur weiter ansteigt, nachdem das Ziel erreicht wurde. Wenn man aufhört, gegen die Luft anzukämpfen und stattdessen direkt den Wafer erhitzt, verschwindet die Zeit bis zur vollständigen Erwärmung. Dadurch sinkt der Energieverbrauch.
Die Technik hinter dem Kontrollsystem
Die Verkabelung muss sehr präzise sein. Es handelt sich dabei um Hochfrequenzschaltungen.
Man braucht ein System, das auf die Thermoelemente reagiert und die Leistung der Lampen in Millisekunden anpasst. Wenn der Controller verspätet reagiert, gibt es Probleme: Entweder wird der Wafer beschädigt oder es bleiben Feuchtigkeitsspuren zurück – beides ist nicht gut. Um alles reibungslos ablaufen zu lassen, verwenden wir meist SCRs. Dadurch bleibt die Leistungsabgabe konstant und vorhersehbar.
Das Problem: Die Kontrolle der Hitze
Das Problem ist: Hochdichte Infrarotarrays werden sehr heiß.
Obwohl man beim Trocknungsprozess Energie spart, müssen die Kühlventilatoren zusätzlich arbeiten, damit die umliegenden Elektronikkomponenten nicht beschädigt werden. Wenn man auf ein gutes Lüftungssystem verzichtet, kann die Umgebungstemperatur die Sensoren beeinträchtigen und den gesamten Prozess stoppen. Es handelt sich dabei um ein Kompromissproblem – doch es lässt sich leicht lösen, wenn man im Voraus plant.
Was das für die Fabrik bedeutet
Letztendlich geht es darum, wie viele kWh pro Wafer verbraucht werden.
Wir verwandeln einen langsamen und energieintensiven Prozess in etwas Schnelles und Effizientes. Für alle, die versuchen, ihre Reinräume zu dekarbonisieren, ist das wohl die schnellste Lösung. Man kann die Wafer schneller bearbeiten, und die Energiekosten sinken dabei sogar. Es ist also ein Win-Win-Situation.