Hören Sie auf zu warten, bis die Luftheizungen ihre Wirkung entfalten – die Magie von Infrarot- und Quarzscheiben
Seien wir ehrlich: Auf das Erhitzen der Luft zu warten, ist eine Qual. In einer Halbleiterfabrik summieren sich diese zusätzlichen Sekunden schnell zusammen und verlangsamen den gesamten Prozess.
Deshalb verwenden wir Kurzwellen-Infrarotlampen in Kombination mit hochreinen Quarzscheiben. Anstelle dessen, die Luft zu erhitzen, strahlen die Infrarotlampen Energie direkt auf die Oberfläche des Wafers ab. Das ist eine völlig neue Art und Weise, mit Wärme umzugehen.
Warum Infrarot besser ist als heiße Luft
Stellen Sie sich einen Konvektionsofen vor: Zuerst muss die Luft erhitzt werden, danach erst kann die Luft den Werkstoff erhitzen. Das ist langsam – außerdem wird viel Energie verschwendet, nur um ein Stück Silizium auf die richtige Temperatur zu bringen.
Infrarot hingegen funktioniert anders: Die Energie trifft sofort auf das Ziel. Dadurch reduzieren sich die Aufwärmzeiten drastisch – von Minuten auf Sekunden. Es ist, als würde man einfach einen Lichtschalter umlegen.
Die Rolle der Quarzscheibe
Man kann eine Lampe nicht einfach ungeschützt lassen. Man benötigt eine Quarzscheibe zum Schutz.
Warum Quarz? Weil er die Hitze aushalten kann, ohne zu schmelzen, und zugleich die Infrarotwellen durchlässt, ohne sie zu blockieren. Doch es geht nicht nur um die Hitze.
Die Scheibe fungiert wie ein „Leibwächter“ – sie verhindert, dass Partikel vom Wafer in die Lampe gelangen. Ohne sie entstehen Hotspots, und die Lampen verbrennen viel zu schnell. Zudem mildert die Scheibe die Wirkung der Hitze ab. Ohne eine ordentlich dimensionierte Scheibe kann die Hitze zu intensiv sein – das könnte dazu führen, dass der Siliziumwafer beschädigt wird. Niemand will schließlich einen beschädigten Wafer.
Die schwierige Seite
Infrarot ist zwar unglaublich schnell, doch es ist auch sehr gerichtet. Die Hitze konzentriert sich dort, wo die Lampe hinzeigt.
Wenn Ihr Bauteil eine ungewöhnliche Form oder komplexe Geometrie hat, entstehen Temperaturunterschiede auf der Oberfläche. Hier kommt die eigentliche Ingenieurskunst ins Spiel: Man muss den optimalen Balancepunkt zwischen der Leistung der Lampe und der Entfernung der Quarzscheibe finden, damit der Wafer nicht verformt wird.
Und noch etwas: Achten Sie auf die Kühlung. Die Strahlungshitze reflektiert sich an der Scheibe und kehrt direkt zurück zu den Lampen. Wenn das Kühlsystem nicht ausreicht, kann das zur Überhitzung der Geräte führen.