Hören Sie auf, auf den Ofen zu warten: Warum UHP-Infrarotlampen wirklich funktionieren
Lange Zeit haben wir einfach akzeptiert, dass das Erhitzen von Wafern bedeutet, auf die Zirkulation warmer Luft angewiesen zu sein. Doch das Problem ist: Die Konvektion ist langsam. Man muss darauf warten, bis die Luft warm wird – und anschließend wieder darauf warten, dass diese warme Luft die Wafer auf die gewünschte Temperatur bringt. Das ist eine enorme Zeitschleife.
Deshalb haben wir auf Ultra-Hochreine (UHP)-Infrarotlampen umgestellt. Anstatt mit der Luft herumzuspielen, überspringen wir einfach diesen Zwischenschritt. Es geht dabei um direkte Wärmeübertragung. Stellen Sie sich vor, die Sonne scheint an einem kalten Tag auf Ihre Haut. Sie müssen nicht darauf warten, dass die gesamte Atmosphäre warm wird – die Strahlung trifft direkt auf Ihre Haut. Genau so funktioniert es auch hier. Während ein Konvektionsofen Minuten braucht, um die Temperatur stabilisieren zu können, erreicht eine UHP-Lampe das Ziel bereits in Sekundenbruchteilen. Wenn man versucht, mehr Wafer pro Zeitraum zu verarbeiten, summieren sich diese gesparten Minuten schnell.
Aber man kann nicht einfach irgendeine Lampe verwenden. In dieser Branche ist „Ausgasung“ ein Albtraum. Schon eine kleine Menge an metallischen Verunreinigungen kann dazu führen, dass das Silizium zerstört wird. Um das zu verhindern, verwenden wir hochreine synthetische Quarzkapseln. Wir achten außerdem sehr genau auf die Glühfäden. Wenn die Leistung nicht richtig eingestellt ist, entstehen Hotspots – und Hotspots führen zu beschädigten Bauteilen.
Es handelt sich dabei um ein Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Belastung. Ja, eine höhere Leistung bedeutet schnellere Erwärmung. Aber wenn man es zu weit treibt, ohne eine richtige Regelung, bekommt man Probleme. Die Quarztube könnte zerbrechen oder die Substratfläche verformen. Es handelt sich dabei um einen feinen Balanceakt zwischen Geschwindigkeit und Belastung.
Die Realität des Umstiegs
Wenn Sie darüber nachdenken, von einer Heißluftheizung auf Infrarotheizung umzustellen, sollten Sie wissen, dass es sich dabei nicht um eine einfache Lösung handelt. Sie müssen Ihre PID-Controller anpassen. Da Infrarotstrahlen fast sofort wirken, muss die Einstellung präziser sein. Wenn man nicht vorsichtig ist, wird die Zieltemperatur bereits erreicht, bevor das System überhaupt merkt, dass es heizt.
Und vergessen Sie nicht die Kühlung! Nicht alle Strahlungswärme trifft die Wafer. Ein Teil der Wärme wird reflektiert. Wenn das Kühlsystem nicht richtig dimensioniert ist, können die eigenen Maschinenteile beschädigt werden.
Es braucht etwas Zeit für die Einstellungen – aber sobald alles richtig eingestellt ist, ist das Ergebnis einfach großartig.