Warum wir von Heißluftheizern auf Infrarotheizer in Vakuumsystemen umsteigen
Wenn Sie in der Tiefbearbeitung von Halbleitern arbeiten, kennen Sie das Problem: Man braucht Wärme – und zwar schnell. Lange Zeit haben wir uns auf eine erzwungene Luftzirkulation verlassen. Doch es gibt ein klares Problem: In einem Vakuum kann man keine Heißluft nutzen – es gibt schließlich nichts, was man beheizen könnte.
Deshalb wechseln wir zu vakuumgerechten Infrarotheizern. Es handelt sich dabei nicht nur um eine andere Methode zur Erwärmung – es geht auch darum, Zeit zu sparen.
Die Zeit läuft ständig ab
Heißluft ist langsam. Man muss erst die Luft erwärmen, anschließend die Wände der Kammer – erst danach wird das Wafer wirklich warm. Das bedeutet viel Wartezeit.
Infrarotheizer sind anders. Sie nutzen Photonen, die mit der Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind. Sie treffen auf das Zielobjekt – und schon ist das Objekt warm. Die Zeit bis zur Erreichung der gewünschten Temperatur verringert sich dabei von mehreren Minuten auf nur wenige Sekunden. Wenn Ihre Produktion 24/7 läuft, summiert sich diese Ersparnis zu einer enormen Steigerung der Produktivität.
Es ist nicht so einfach, wie ein normales Licht einzuschalten
Man kann nicht einfach irgendeine Infrarotlampe in eine Vakuumkammer stecken – das würde alles zerstören. Standardlampen „geben Gase ab“, was bedeutet, dass Schmutz in die saubere Umgebung gelangt.
Um das zu verhindern, verwenden wir spezielle Quarzkapseln sowie Dichtungen, die für den Einsatz im Vakuum geeignet sind. Auch die Glühfäden sind unterschiedlich. Da es dort kein Sauerstoff gibt, der eine normale Verbrennung ermöglichen würde, müssen die Materialien speziell ausgewählt werden, damit sie nicht einfach versagen und ausbrennen.
Das Problem: Die Auswirkungen der Strahlung
Infrarotstrahlung ist zwar schnell, doch sie ist auch gerichtet. Heißluft umhüllt ein Objekt wie eine Decke – Infrarotstrahlung hingegen heizt nur das an, was sie „sehen“ kann.
Falls Ihr Objekt eine ungewöhnliche Form oder komplexe Geometrie hat, entstehen kühle Stellen. Man muss genau darauf achten, wo die Lampen platziert werden und wie die Reflektoren ausgerichtet sind. Andernfalls werden einige Stellen überhitzt, während die Mitte weiterhin kalt bleibt.
Ein Rat
Kombinieren Sie diese Heizgeräte mit einem guten PID-Regler sowie einem Pyrometer. Es ist verlockend, die Leistung zu erhöhen, um noch eine Sekunde Zeit zu sparen – aber seien Sie vorsichtig. Wenn Sie zu stark drücken, besteht die Gefahr, dass das Quarzmaterial beschädigt wird oder das Substrat verformt wird.
Achten Sie außerdem auf Ihr Kühlsystem. Das Wafer soll zwar warm werden – doch der Rest des Vakuumsystems darf nicht überhitzt werden. Im Gleichgewicht liegt der Schlüssel.