Hören Sie auf, Zeit zu verschwenden: Warum IR-Heizung besser ist als heiße Luft zur Erwärmung von Wafern
Wer bereits Erfahrung im Halbleiterverarbeitungsprozess hat, kennt die Frustration, die durch das Warten entsteht.
Die Verwendung von heißer Luft zur Erwärmung ist so, als würde man versuchen, ein ganzes Haus zu heizen, nur um eine Tasse Kaffee aufzuwärmen. Zuerst muss die Kammer erwärmt werden, anschließend die Luft – und erst danach der Wafer. Das ist langsam und unpraktisch. Zudem entsteht dadurch eine nervige Verzögerung, die den Arbeitsablauf stark behindert.
IR-Heizung hingegen funktioniert anders. Dabei wird die Energie direkt auf den Wafer abgegeben – ohne dass dabei Luft zum Einsatz kommt. Es geht wirklich schnell.
Bei der Verwendung von heißer Luft muss man mit der thermischen Trägheit kämpfen. Man verbringt viele Minuten damit, die Temperatur zu erhöhen oder zu senken. Das sind Stunden, die man nie zurückbekommt – und das beeinträchtigt die Produktivität.
Mit IR-Lampen erreicht man die gewünschte Temperatur in Sekunden. Dadurch hat man eine bessere Kontrolle über den Prozess. Man muss nicht warten, bis die Lüftung die Luft bewegt – man kann sofort mit der Arbeit beginnen.
Aber man kann einfach keine Lampe dort hinstellen und schon ist alles in Ordnung. Die Entfernung zwischen der Lichtquelle und dem Wafer ist entscheidend. Wenn die Lampen zu nah platziert werden, entstehen Hotspots – oder schlimmer noch: Die Ränder des Wafers können beschädigt werden. Zu weit entfernt? Dann verliert man wieder die Geschwindigkeit, die man eigentlich haben möchte.
Wir berechnen in der Regel einen bestimmten „Sicherheitsabstand“, damit die Wärme gleichmäßig auf den gesamten Wafer verteilt wird. Außerdem benötigt man bei hochintensiven IR-Systemen einen geeigneten Wärmeableiter oder Kühlkörper. Andernfalls wird die restliche Ausrüstung die Wärme aufnehmen – und niemand möchte eine Ausrüstung, die heiß in der Hand liegt.
Seien wir ehrlich: IR-Heizung ist keine magische Lösung für alles. Es gibt Trade-offs. Bei einem Konvektionsofen macht es usually keinen Unterschied, wenn der Wafer ein paar Millimeter fehlt – die Luft füllt schließlich den Raum aus. Bei IR-Heizung hingegen ist die genaue Positionierung entscheidend. Eine kleine Fehlpositionierung kann dazu führen, dass der Wafer uneben wird.
Im Grunde tauscht man die Einfachheit der konventionellen Heizung gegen die hohe Geschwindigkeit von IR-Heizung ein. Für die meisten von uns ist das ein lohnender Tausch.