Warum wir in Reinräumen auf Infrarotheizung statt auf heiße Luft setzen
Bei der Halbleiterverarbeitung kommt es letztendlich nur auf eine Sache an: Zeit.
Wenn man weiterhin auf geheizte Luft zur Trocknung oder Entgasung angewiesen ist, kennt man sicherlich das Frustgefühl, wenn der Ofen einfach nicht mit dem Arbeitsaufkommen Schritt halten kann. Deshalb wechseln viele von uns dazu auf Infrarotheizung.
Das ist der wirkliche Vorteil gegenüber herkömmlichen Öfen. Herkömmliche Öfen erhitzen zunächst die Luft – in der Hoffnung, dass diese Luft anschließend das zu behandelnde Teil erwärmt. Das ist ein langsamer Prozess. Es entsteht außerdem eine Art „thermische Verzögerung“, bei der die Wärme erst durch eine Schicht aus Luft dringen muss, bevor sie das Werkstück erreicht. Es ist, als würde man einen Raum mit einem Heizlüfter erwärmen – man muss ewig warten, bis sich die Luft bewegt.
Infrarotheizung funktioniert anders. Sie kümmert sich nicht um die Luft. Stattdessen sendet sie elektromagnetische Strahlung direkt auf das Zielobjekt. In einem Reinraum ist das ein riesiger Vorteil: Man muss keine starken Strömungen von heißer Luft auf empfindliche Wafern verwenden. Dadurch werden viel weniger Partikel freigesetzt, und das Kontaminationsrisiko sinkt drastisch. Zudem muss man nicht warten, bis sich der Ofenraum „stabilisiert“ hat. Man schaltet ihn einfach ein und kann sofort weiterarbeiten.
Die Geschwindigkeit ist wirklich der größte Vorteil. Wir haben gesehen, dass die Behandlungszeiten um 50 % bis 80 % reduziert werden können. Da das Material die Wärme direkt aufnimmt, wird die gewünschte Temperatur fast sofort erreicht. Dadurch kann man viel mehr Material bearbeiten, ohne dafür Wände entfernen zu müssen.
Aber Achtung: Infrarotheizung ist keine Allheilmethode. Sie funktioniert nur dann, wenn die Lampe das Teil gut sehen kann. Bei komplizierten Formen oder tiefliegenden Bereichen entstehen Probleme – die Strahlen können nämlich keine Ecken umgehen. Dadurch bleiben einige Stellen kalt, während andere überhitzt werden.
Um das zu lösen, muss man kreativ sein – vielleicht mit einer Mehrfachanordnung der Lampen oder einer drehbaren Halterung, damit jeden Bereich gleichmäßig erhitzt wird. Und noch ein Hinweis: Infrarotstrahlung ist intensiv. Da die Wärme so schnell einwirkt, müssen die Sensoren perfekt eingestellt sein. Wenn sie zu langsam reagieren, kann es passieren, dass die Temperatur zu hoch wird und das Substrat beschädigt wird, bevor man überhaupt merkt, was passiert ist.