Warum die Vakuum-Infrarot-Heizung die beste Lösung für die Halbleiterindustrie ist
Die Halbleiterindustrie setzt stark auf „bleifreie“ und umweltfreundliche Lösungen. Doch wenn man weiterhin auf herkömmliche Konvektionsöfen angewiesen ist, stößt man schnell an Grenzen. Solche Öfen verbrauchen viel Energie – sie verwenden die Hälfte ihrer Energie dazu, Luft zu erhitzen, die eigentlich gar nicht erhitzt werden muss. Schlimmer noch: Sie bringen oft Verunreinigungen in den Produktionsprozess ein.
Vakuumkompatible Infrarotheizer lösen dieses Problem. Anstelle von Luft als Vermittler nutzen sie Strahlung, um Energie direkt zum Ziel zu transportieren.
Wie die Physik dabei funktioniert
In einem Vakuum gibt es keinen Luftstrom, der Wärme transportieren könnte. Leitung und Konvektion funktionieren somit nicht mehr. Hier kommt die elektromagnetische Strahlung ins Spiel. Infrarotlampen emittieren Photonen, die direkt in das Substrat eindringen und die Moleküle in Bewegung setzen. Man verschwendet keine Zeit damit, die Wände des Behälters oder den leeren Raum um das Bauteil herum zu erhitzen. Man heizt direkt das Wafer – und das sehr schnell. Das bedeutet, dass man viel Energie spart und die Bauteile schneller durch den Prozess bringt.
Die Herausforderung: Sauberkeit halten
Man kann einfach keine beliebige Lampe in einen Vakuumbehälter stecken und darauf hoffen, dass alles gut läuft. Das führt nur zu Problemen. Wir verwenden speziell dafür entwickelte Quarzkapseln und Dichtungen, um eine Ausgasung zu verhindern. Wenn die Materialien nicht rein sind, entweichen beim Erhitzen flüchtige organische Verbindungen in den Raum. In der Halbleiterindustrie können bereits wenige Verunreinigungen den gesamten Produktionsprozess ruinieren. Das möchte niemand.
Umgang mit den Anforderungen bezüglich bleifreier Materialien
Der Übergang auf bleifreie Lötstoffe und Klebstoffe ist schwierig – schließlich benötigen diese in der Regel höhere Temperaturen sowie präzisere Temperaturkontrolle. Der Vorteil der Infrarotheizung ist, dass sie sofort hohe Temperaturen erreicht. Es muss nicht gewartet werden, bis der Ofen„aufgeheizt“ ist. Man schaltet ihn einfach ein – und schon geht’s los.
Aber es gibt auch Herausforderungen. Man muss genau darauf achten, wie viel Wärme abgegeben wird. Da es kein Luftstrom gibt, der die Wärme vom Lampengehäuse wegtransportiert, müssen die Kühlsysteme perfekt funktionieren. Wenn das Wasserkühlungssystem versagt, überhitzt das Gehäuse sofort.
Das ist der einzige wirklich effektive Weg zur „Emissionsfreiheit“. So kann man auf unerwünschte chemische Lösungsmittel verzichten und diese riesigen, energieverbrauchenden Öfen nicht mehr nutzen. Es handelt sich dabei um eine sauberere und effizientere Arbeitsweise.