Het verminderen van de CO2-uitstoot in halfgeleiderfabrieken: laten we het hebben over drogen
We moeten eerlijk zijn: halfgeleiderfabrieken verbruiken enorm veel energie. Een groot deel van deze energie gaat op aan het drogen van de wafers na het behandelen met vloeistoffen.
Ik zie nog steeds veel fabrieken die gebruikmaken van ouderwetse convectiestooven of verwarmingselementen. Hierdoor wordt alleen maar de lucht rondom de wafer opgewarmd, in plaats van de wafer zelf. Dat is verspilling. Als je een ‘groene fabriek’ wilt bouwen, is het gebruik van infraroodverwarming een van de snelste manieren om energie te besparen.
Waarom infraroodverwarming werkt
Bij convectieverwarming wordt lucht gebruikt als medium om warmte over te dragen. Dit proces is langzaam en inefficiënt; bovendien lekt er veel warmte weg.
Infraroodverwarming werkt anders: hier worden fotonen gebruikt om direct de oppervlakte van de wafer op te warmen. Je hoeft geen grote hoeveelheid energie te gebruiken om het hele volume van de kamer op te warmen, zodat je slechts een paar siliciumplakjes kunt drogen. We gebruiken meestal kortegolf- en middengolfinfraroodverwarming, omdat deze veel sneller door de vloeistoflaag op het oppervlak van de wafer heen komen.
Sneller drogen betekent dat de machine minder tijd nodig heeft om op maximale capaciteit te werken. Zo simpel is het.
De praktische uitvoering
Bij het instellen van een infraroodsysteem gaat het erom de juiste vermogensterkte te vinden. Kwartslampen met hoge vermogens zijn ideaal, omdat ze meteen gaan werken zodra ze worden aangesloten. Je hoeft het systeem niet constant op hoge temperatuur te houden terwijl je wacht op de volgende lading wafers. Je kunt de verwarming inschakelen zodra de wafer binnenkomt, en de stroom stopzetten zodra de wafer weer vertrekt.
Maar er is één probleem: deze lampen worden erg heet. Als je koelventilatoren of koelmiddelen niet goed genoeg zijn, kunnen de lampen beschadigen. Je moet dus een balans vinden tussen het benodigde vermogen en wat je koelsysteem kan hanteren.
Wat dit doet voor je energierekening
Als je ooit een energieaudit hebt gedaan, weet je dat ‘idle power’ de oorzaak is van veel energieverbruik in fabrieken. Het is de ‘stille moordenaar’.
Infraroodsystemen verminderen deze lange, dure opwarmtijden die je hebt met traditionele ovens. Doordat je de droogtijd van minuten naar seconden kunt verkorten, daalt het energieverbruik per wafer drastisch.
Het is de snelste manier om de doelstellingen van koolstofneutraliteit te bereiken, zonder dat je de productie moet vertragen.