Warum Infrarotheizung besser ist als Heißluft – und wo sie nicht geeignet ist
Lassen Sie uns über die Verzögerungen sprechen. Wenn man Heißluft verwendet, spielt man im Grunde ein Warte-Spiel: Man heizt die Luft auf und wartet anschließend darauf, dass diese Luft das Wafer erwärmt. Das ist ein zusätzlicher Prozessschritt. Bei der Halbleiterfertigung ist diese Verzögerung katastrophal – sie verringert die Produktivität und verlangsamt alles.
Deshalb wandern wir dazu über, Infrarotheizung zu verwenden. Dadurch entfällt dieser zusätzliche Prozessschritt komplett. Das Infrarotlicht trifft direkt auf das Zielobjekt – ohne Verzögerung. Der Unterschied in der Geschwindigkeit ist enorm.
Denken Sie an einen Konvektionsofen: Er hat eine sehr große thermische Trägheit. Wenn man die Temperatur ändert, muss man warten, bis sich die gesamte Luftmenge anpasst. Das ist äußerst langsam.
Infrarotlampen hingegen erreichen ihr Ziel bereits in Millisekunden. Wir kombinieren sie mit hochpräzisen Thermokupplungen, die direkt im Heizerblock angebracht sind, um alles unter Kontrolle zu halten. Dadurch kann man die Temperatur schnell erhöhen oder senken – ohne die lästigen Verzögerungen, die bei Ofen mit Gebläse auftreten.
Aber man kann einfach keine Lampe anschließen und darauf hoffen, dass alles gut funktioniert.
Man braucht eine Rückkopplungsanlage, die mit der Geschwindigkeit mithalten kann. Wir verwenden Thermokupplungen mit sehr geringer thermischer Masse. Warum? Weil ein zu großer Sensor zu Verzögerungen führt. Die Messwerte können dann 2–3 Sekunden hinter der tatsächlichen Situation liegen.
In einer Hochgeschwindigkeitsproduktion sind ein paar Sekunden schon ausreichend, um zwischen einem perfekten Wafer und einem beschädigten Stück zu unterscheiden. Deshalb montieren wir die Sensoren so nah wie möglich am Substrat, damit der PID-Zyklus reaktionsschnell bleibt.
Nun kommt der Haken:
Infrarotheizung ist zwar eine hervorragende Lösung, aber sie funktioniert nicht in allen Fällen. Obwohl sie extrem schnell ist, kann ihre Wirkung von der Geometrie der Lampe abhängen. Wenn die Lampe nicht perfekt auf die Anordnung des Wafers abgestimmt ist, entstehen „heiße Punkte“.
Heißluft ist wie eine warme Decke – sie verteilt die Wärme gleichmäßig. Infrarotlicht hingegen ist direkter und gerichtet. Man muss also darauf achten, die Leistung der Lampe sowie den Abstand zum Wafer richtig einzustellen, damit die Wärme gleichmäßig verteilt wird. Wenn man bei der Abschirmung spart, können die umliegenden Komponenten beschädigt werden, während das Wafer noch erwärmt wird. Es erfordert etwas mehr Feingefühl – aber die Geschwindigkeit, die man dadurch erreicht, lohnt sich.