Hören Sie auf, auf Ihre Heizgeräte zu warten – warum Vakuum-Infrarot-Heizer eine Lösung für die Halbleiterfertigung sind
Falls Sie weiterhin auf die Zirkulation von Heißluft zur Bearbeitung von Halbleitern angewiesen sind, verbringen Sie im Grunde die Hälfte Ihres Tages mit Warten. Der Umstieg auf Vakuum-Infrarot-Heizer bedeutet nicht nur einen Austausch der Hardware – es handelt sich dabei um eine völlig neue Art und Weise, Energie an die Wafer weiterzugeben.
Das Problem mit Heißluft ist die Verzögerung.
Man muss sich vorstellen, wie das funktioniert: Man heizt das Gas auf, das Gas heizt anschließend die Wände der Kammer – erst dann heizen die Wände wiederum den zu behandelnden Teil. Es handelt sich dabei um eine langsame Kettenreaktion.
Im Vakuum können wir diesen gesamten Prozess überspringen. Wir nutzen Infrarotlampen, um elektromagnetische Strahlung direkt auf das Substrat zu richten. Es gibt keinen Vermittler – man muss nicht darauf warten, bis die Luft aufgeheizt ist.
Die Zeit, die für die Erreichen der Zieltemperatur benötigt wird, verkürzt sich von Minuten auf Sekunden. Für Ingenieure ist das natürlich ein großer Vorteil. Die lästige „Wartezeit“ während des thermischen Zyklus verschwindet einfach. Man erreicht die Zieltemperatur fast sofort – das bedeutet, dass man pro Stunde viel mehr Wafer bearbeiten kann.
Das Schwierige: Die Integration in das Vakuumumfeld.
Es ist nicht so einfach, solche Heizgeräte für das Vakuumumfeld zu entwickeln – es reicht nicht aus, einfach den Lüfter auszuschalten. Die Ausgasung der Materialien ist ein Problem. Wenn die Materialien nicht geeignet sind, gelangen Schadstoffe in die Kammer und ruinieren alles.
Deshalb verwenden wir hochreinen Quarz sowie spezielle Glühfäden. Dadurch bleibt die Umgebung sauber.
Aber man muss auch auf die Leistungsintensität achten. Da es kein Luftstrom gibt, der die Wärme vom Lampengehäuse wegtransportiert, werden die Geräte sehr heiß – wirklich sehr heiß.
Wenn man hocheffiziente Lampen verwendet, muss das Wasserkühlsystem perfekt funktionieren. Wenn dieser Kühlkreis versagt, brennt die Lampe sofort aus.
Geschwindigkeit versus Präzision
Infrarot-Heizer sind zwar schnell, aber sie arbeiten nur in einer bestimmten Richtung. Ein Ofen mit Heißluft ist wie eine warme Decke – er umhüllt den zu behandelnden Teil mit einer gleichmäßigen Schicht aus Wärme. Infrarot-Heizer hingegen funktionieren eher wie Scheinwerfer. Wenn die Geometrie der Lampe nicht korrekt ist oder der Abstand falsch ist, entstehen Hotspots. Man tauscht also diese „einfache“ Gleichmäßigkeit gegen maximale Geschwindigkeit ein.
Aber für die meisten Anwendungen in der Halbleiterfertigung ist das ein lohnender Tausch. Die enorme Zeitersparnis pro Wafer macht die Probleme bei der optischen Ausrichtung fast unwichtig.