Vakuum-Infrarotheizung gegen Heißluft – Warum der Wechsel wichtig ist
Wenn Sie im Bereich der tiefen Verarbeitung von Halbleitern arbeiten, kennen Sie die Herausforderungen bei der Übertragung von Energie. Lange Zeit haben wir uns auf die Zirkulation von Heißluft verlassen. Es ist einfach: Man heizt das Gas auf, und dieses wiederum heizt die Wafer. Doch es gibt ein Problem: Man kann keine Heißluft in einem Vakuum verwenden – schließlich gibt es dort nichts, was man beheizen könnte. Deshalb kommen vakuumkompatible Infrarotheizungen ins Spiel. Wir verzichten damit auf ein Medium und nutzen stattdessen Strahlung zur Erwärmung.
Die Zeit drängt
Konvektion ist, ehrlich gesagt, äußerst langsam. Man muss warten, bis der gesamte Raum eine bestimmte Temperatur erreicht hat, bevor das Substrat überhaupt stabilisiert werden kann. Das ist eine enorme Zeitverschwendung jedes Mal, wenn die Temperatur erhöht oder verringert wird.
Infrarotheizungen ändern das. Sie senden Photonen direkt auf das Zielobjekt ab. Der Unterschied ist riesig: Die Aufheizzeit sinkt von Minuten auf Sekunden. Für alle, die Produktionslinien betreiben, bedeutet das, dass die Durchsatzrate steigt – schließlich wird keine Zeit mehr mit dem Warten zwischen den Prozessen verschwendet. Auch wird keine Energie mehr darauf verwendet, die Wände des Raumes zu erhitzen; die Wärme kommt genau dorthin, wo sie benötigt wird – auf das Teil selbst.
Die Schwierigkeiten
Natürlich hat der Wechsel zum Vakuum auch seine Herausforderungen. Standardlampen neigen dazu, Gase abzugeben – das bedeutet, sie verschmutzen den Raum und gefährden die Reinheit des Substrats. Um das zu verhindern, verwenden wir spezielle Quarzkapseln sowie Dichtungen, die auch im Vakuum funktionieren.
Außerdem spielt die Wärmestärke eine Rolle. Hochdichte Infrarotarrays liefern viel Wärme – doch dadurch entsteht ein starker Temperaturgradient. Wenn das Teil dünn ist, kann die Oberfläche extrem heiß werden, während der Kern noch kalt bleibt. Man muss die PID-Controller sorgfältig einstellen – sonst riskiert man, das Substrat zu beschädigen.
Platzsparen – und Zeit sparen
Einer der Vorteile ist, dass man auf die voluminösen Verdampfer, Leitungen sowie die dicke Isolierung verzichten kann, die bei Luftsystemen notwendig sind. Dadurch wird der Platzbedarf der Maschine reduziert. Die Heizgeräte können direkt in das Vakuumgehäuse eingebaut werden.
Achten Sie jedoch darauf, dass die Kühlvorrichtung richtig dimensioniert ist. Diese Heizgeräte bleiben sehr heiß. Wenn man die zusätzliche Wärme nicht aus den Sensoren entfernt, beginnen diese falsche Werte anzuzeigen – man muss dann eher raten als messen.