Warum wir auf Vakuum-Infrarotheizungen bei Halbleitern umsteigen
Wenn man versucht, den Prozess der Verarbeitung von Halbleitern zu beschleunigen, stellt man schnell fest, dass das Warten darauf, dass die Kammer erhitzt wird, eine echte Zeitverschwendung ist.
Lange Zeit haben wir uns auf erzwungene Heizung mit heißer Luft verlassen. Doch das Problem ist: Man muss die gesamte Kammer – also die Gase, die Wände usw. – erst einmal erhitzen, bevor die Wafer überhaupt Wärme spüren. Das ist langsam und ineffizient.
Deshalb weichen wir nun auf Vakuum-Infrarotheizungen aus. Anstelle der Erwärmung der Luft um das Teil herum strahlt das Infrarot direkt Energie auf das Substrat ab. Keine Zwischenetappen nötig.
Es geht um Zeit.
Bei Systemen mit heißer Luft gibt es diese ärgerliche thermische Verzögerung. Man benötigt viel Zeit, um die Temperatur zu erhöhen – und genauso lange Zeit, bis sie wieder sinkt.
Mit Infrarot heilt diese Verzögerung weitgehend aus. Die Energie trifft sofort auf das Substrat. Dadurch können die Bearbeitungszeiten von Minuten auf Sekunden reduziert werden. Bei großen Produktionsvolumina summieren sich diese eingesparten Sekunden zu einer erheblichen Steigerung der Effizienz.
Der Vorteil des Vakuums
Wenn man dieses Prinzip in ein Vakuum umsetzt, ändern sich die Regeln des Spiels. Man kann nicht mehr auf die Bewegung der Luft zur Wärmeübertragung setzen. Alles geschieht durch Strahlung und Leitung.
Wir bauen unsere Infrarotlampen so, dass sie eine hohe Leistung liefern können, ohne dass die Glühfäden zerstört werden. Dadurch entsteht ein sehr präzises Temperaturprofil auf dem Wafer – doch man muss vorsichtig sein.
Falls die Wände der Kammer nicht richtig abgeschirmt sind oder die Kühlvorrichtungen nicht ausreichen, kann die reflektierte Wärme in die Dichtungen und Sensoren gelangen. Das kann zu Problemen führen, wenn man nicht darauf vorbereitet ist.
Die Abwägung
Man sollte bedenken: Man kann einfach nicht einen Lüfter durch eine Lampe ersetzen und damit fertig sein. Man muss die PID-Steuerung anpassen. Da Infrarot sehr schnell reagiert, ist es leicht, die gewünschte Temperatur zu überschreiten, wenn die Steuerung noch für ein langsames System ausgelegt ist.
Im Grunde tauscht man die Einfachheit eines Ventilators gegen die Präzision von Infrarotlampen ein. Es erfordert etwas mehr Aufwand, aber die Geschwindigkeit lohnt sich.