Infrarotstrahlung gegen heiße Luft: Eine bessere Methode zum Erwärmen von Wafern?
Falls Sie weiterhin auf heiße Luft zur Erwärmung der Wafern setzen, spielen Sie im Grunde nur ein Wartespiel. Hier ist der Grund dafür: Bei der Verwendung von heißer Luft erfolgt die Erwärmung über Konvektion – man erhitzt zunächst die Luft, und erst danach erwärmt diese wiederum die Wafer. Es handelt sich dabei um einen indirekten Weg, der zu Verzögerungen führt.
Die Infrarotbeheizung funktioniert anders. Dabei werden Strahlungsenergien verwendet, die direkt auf die Oberfläche der Wafer einwirken. Es gibt keinen Mittelsmann – keine Wartezeit.
Der verborgene Kostenfaktor der Wartezeit
In einem hochkritischen Produktionsumfeld bedeutet jede Sekunde, in der man auf Messwerte wartet, Geldverlust. Bei der Verwendung von heißer Luft muss man auf eine lästige Einlaufphase warten, in der die Kammer erst stabilisieren muss. Das dauert Minuten.
Infrarotlampen hingegen sind bereits nach wenigen Sekunden einsatzbereit. Wenn man diese Wartezeit eliminiert, steigt die Produktivität pro Schicht. Es entsteht so das Gefühl, dass der Prozess endlich Dringlichkeit hat.
Die richtige Entfernung einstellen
Man kann einfach keine Infrarotlampe in einen alten Konvektionsofen stecken und darauf hoffen, dass alles klappt. Man muss auf die richtige Entfernung achten. Wenn die Lampe zu nah ist, entstehen Hotspots – oder schlimmer noch: Die Wafer werden beschädigt. Wenn die Lampe jedoch zu weit entfernt ist, verschwindet der Wärmefluss, und die Bearbeitungszeiten nehmen wieder zu. Es handelt sich dabei um ein Gleichgewichtsproblem.
Wir lösen dieses Problem, indem wir die Wellenlänge sowie die Position der Lampen anpassen. Kurzwelliges Infrarot dringt tiefer in das Material ein, während Mittelwellen für die Oberflächenheizung geeignet sind. Man muss einfach die Entfernung an die tatsächlich benötigte Leistung anpassen.
Der Kompromiss: Geschwindigkeit versus Stabilität
Das Problem ist: Infrarottechnologie ist zwar schnell, aber sie hat kaum thermische Trägheit. Eine Kammer mit heißer Luft behält ihre Wärme wie eine schwere Decke bei. Ein Infrarotsystem hingegen hört auf zu arbeiten, sobald die Stromversorgung unterbrochen wird. Dadurch hat man eine enorme Kontrolle über das thermische Profil – doch das bedeutet auch, dass die PID-Einstellungen perfekt sein müssen.
Wenn die Sensoren langsam reagieren, wird die Zieltemperatur überschritten – und die gesamte Charge wird zerstört, bevor man überhaupt merkt, was passiert ist. Um Stabilität zu gewährleisten, werden schnellen Reaktionszeiten besitzende Thermoelemente benötigt. Hier gibt es keine Abkürzungen.