Die Kosten für die thermische Verarbeitung machen einen erheblichen Prozentsatz der gesamten Herstellungskosten für ein typisches Halbleiterbauelement aus. Der Einsatz der ESE-Produktlinie von Kanthal in einer Halbleiterfabrik kann zu erheblichen Einsparungen beim Energieverbrauch führen.

Reduzierung des Wärmeverlusts durch Isolierung

Wir haben den Wunsch nach Verbesserungen in der Branche erkannt, um den Energieverbrauch zu senken.

Kevin Peck, Technology Manager, Kanthal.Aber Kosteneffizienz ist nicht das Einzige, was die Innovation bei Kanthal vorantreibt, sagt Kevin Peck, Technology Manager bei Kanthal. „Wir haben den Wunsch nach Verbesserungen in der Branche erkannt, um den Energieverbrauch zu senken und so den CO2-Fußabdruck von Halbleiterfabriken zu reduzieren“, sagt er. „Die Heizelemente, die bei den thermischen Verarbeitungsschritten verwendet werden, machen einen großen Teil des Energieverbrauchs einer typischen Fabrik aus. Wir haben festgestellt, dass der größte Energieverbrauch während der Verarbeitung der Wärmeverlust durch die Isolierung ist, insbesondere bei Prozessen mit hohen Temperaturen oder langen Laufzeiten.“

Die Komponenten des ESE sind so konzipiert, dass sie den Energieverlust reduzieren und mit einer viel geringeren Leistung arbeiten. Außerdem sind sie so konzipiert, dass sie dieselben Prozessergebnisse erzielen wie OEM-Teile. Die ESE-Produktlinie steht im Einklang mit dem verantwortungsbewussten Handeln, das der Kultur von Kanthal innewohnt, nämlich die Produktivität zu verbessern und anderen zu helfen, die Umweltbelastung zu verringern. Dies zieht sich wie ein roter Faden durch alle Produktlinien von Kanthal, von den Materialien bis zu den Systemen.

Direkte Energieeinsparung für Hersteller

Als ein mitteleuropäischer Hersteller von Halbleiterbauelementen nach einer Möglichkeit zur Senkung des Energieverbrauchs für seine horizontalen Waferverarbeitungskassetten fragte, konnte das ESE seinen Wert unter Beweis stellen. Der Hersteller wollte eine Reduzierung von 5,3 kWh auf 4,0 kWh bei einer Betriebstemperatur von 1.245 °C (2.273 °F) erreichen. Simulationen mit einem technischen Design zeigten, dass die ESE-Kassetten eine Netto-Energieeinsparung von etwa 1,6 kWh oder 30 Prozent aufweisen. Weitere Tests im Werk des Herstellers bestätigten, dass die Bewertungskassette den Energieverbrauch auf etwa 3,7 kWh reduzierte.

Es wird erwartet, dass die gesamten Energieeinsparungen die Kosten für die neuen Kassetten ausgleichen werden. Da die zur Aufrechterhaltung der Temperatur erforderliche Betriebsleistung ebenfalls reduziert wird, dürfte sich auch die Lebensdauer der Kassetten verlängern.

Seit der erfolgreichen Installation der Kassetten hat der Kunde Pauschalbestellungen für den Ersatz seiner bestehenden Heizkassetten aufgegeben, da die Komponenten verschleißen.

Ausgleich zwischen Energieeinsparungen und dynamischer Kühlleistung

Die ESE-Produktlinie kann einige potenziell verbesserte Prozessleistungsmerkmale bieten (siehe unten). Eine Variante des ESE wurde entwickelt, um den Wärmeverlust in Schlüsselbereichen zu reduzieren und gleichzeitig die Kühlraten eines traditionellen Heizelements beizubehalten. „In Prozessen, bei denen die Kühlleistung entscheidend ist, schafft diese Version ein Gleichgewicht zwischen Energieeinsparung und dynamischer Kühlleistung“, sagt Kevin Peck.