Warum IR-Heizung besser ist als heiße Luft, wenn es um Zeitersparnis geht
Wenn man in der Halbleiterfertigung arbeitet, weiß man, dass Zeit im Grunde die größte Kostenfaktor ist. Jede Sekunde, in der ein Wafer auf die richtige Temperatur warten muss, bedeutet Verluste für das Budget.
Die meisten Menschen beginnen mit der Verwendung von heißer Luft zur Erwärmung – doch dabei gibt es ein grundlegendes Problem: Man versucht im Grunde, einen ganzen Raum zu erwärmen, nur um ein einzelnes Objekt zu erwärmen. Man muss warten, bis die Luft sich bewegt, bis die Wände der Kammer die Wärme aufnehmen und bis sich die Atmosphäre stabilisiert hat – erst dann spürt das Substrat etwas. Das ist äußerst zeitaufwendig.
IR-Heizung umgeht dieses Problem einfach. Anstatt mit Luft zu arbeiten, nutzen wir elektromagnetische Strahlung, um Energie direkt ins Material zu bringen. Das geschieht fast sofort – ohne Wartezeit auf laufende Lüfter oder zirkulierende Luft. Die gewünschte Temperatur wird bereits nach wenigen Sekunden erreicht. Für Ingenieure ist das eine enorme Erleichterung, denn die Fertigungszeit sinkt dramatisch.
Und dann gibt es noch das Problem der „Kaltstellen“. Bei der Luftkonvektion ist es schwierig, eine gleichmäßige Wärmeverteilung zu erreichen – besonders auf einem großen Wafer. Mit IR-Heizung kann man die Wärme gezielt verteilen. Man passt einfach die Anordnung der Lampen an, sodass die Ränder und der Mittelpunkt des Substrats genau gleich warm werden. Weniger ungleichmäßige Erwärmung bedeutet weniger Ausschuss.
Außerdem entsteht in dem Reinraum mehr Platz. Man kann die riesigen Lüfter und komplizierten Leitungen weglassen. Es handelt sich dabei um eine viel effizientere Lösung.
Aber es ist nicht alles perfekt. Es gibt auch Nachteile. IR-Strahlung ist gerichtet – sie benötigt also eine klare Sichtlinie. Wenn das Teil eine ungewöhnliche Geometrie hat oder tiefe Ecken aufweist, entstehen „Schattenzonen“, in denen die Wärme nicht ankommt. Man muss daher sorgfältig mit den Winkeln der Lampen umgehen. Manchmal sind reflektierende Schutzschilde notwendig, um die Energie in diese „Schattenzonen“ zu lenken. Wenn man die Abstände falsch einstellt, kann das dazu führen, dass bestimmte Stellen des Substrats überhitzt werden – und das möchte natürlich niemand.