Het verminderen van de CO2-uitstoot bij de productie van halfgeleiders met infraroodverwarming
Bij de productie van halfgeleiders is precisie van essentieel belang. De temperatuur moet precies worden geregeld, maar er mag geen enkele stofdeeltje of gasmolecule aanwezig zijn die de wafer kan beschadigen.
Lang tijd werd er gebruik gemaakt van convectiekosten. Maar eerlijk gezegd: het opwarmen van een hele ruimte alleen om één klein stukje silicium op te warmen, is een enorme verspilling van energie. Het is net alsof je je hele huis opwarmt alleen om één stukje pizza op te warmen.
Daarom hebben we overgestapt op infraroodverwarming. In plaats van de lucht op te warmen, richten we de hitte rechtstreeks op het substraat. Dit is efficiënter en sneller, en het voorkomt dat de CO2-uitstoot in de schone ruimte uit de hand loopt.
Waarom dit werkt
Infraroodsystemen maken gebruik van elektromagnetische straling. Eenvoudig gezegd: we hoeven geen lucht te gebruiken om de hitte te verspreiden. Hierdoor worden de wafers bijna meteen opgewarmd. Bovendien neemt het apparaat minder ruimte in beslag.
Als je geen grote hoeveelheid energie meer gebruikt voor het opwarmen van de lucht, maar deze rechtstreeks richt op het doelwit, bespaar je veel energie. Dit is waar het echte milieuvoordeel zit.
De details van de schone ruimte
In een schone ruimte is ‘uitstoot van gassen’ een groot probleem. Als je apparatuur deeltjes afgeeft, is dat fataal voor de kwaliteit van de wafers. Om dit te voorkomen, gebruiken we kwartsomhulsels van hoge zuiverheid. Deze houden de vervuiling op afstand van de wafers, zelfs in een hoogvacuümomgeving.
We gebruiken meestal kortegolflengte-straling. Dit werkt beter om silicium en fotoresisten op te warmen.
Maar je kunt de intensiteit niet zomaar verhogen. Als je te veel energie gebruikt, zal de wafer beschadigd raken. We gebruiken PID-controllers om de temperatuur stabiel te houden en om de snelheid van opwarming af te stemmen op wat het materiaal kan verdragen.
De nadelen
Infraroodverwarming is geen magische oplossing. Er zijn nadelen. De lampen worden erg heet aan de achterkant. Als je de koelsystemen niet goed instelt, zal het systeem niet goed functioneren. En als het koelsysteem faalt, gaan de lampen snel kapot. Goede ventilatie is dus niet zomaar ‘handig’ – het is essentieel om het systeem in balans te houden.