Warum wir in Reinraumöfen heiße Luft durch Infrarotstrahlung ersetzen
Im Bereich der Halbleiterverarbeitung kommt es letztendlich auf eines an: Wie viel Zeit verschwendet man?
Die meisten Menschen sind an die Verwendung von Gebläsen gewöhnt. Doch das Problem ist: Die Konvektion ist langsam. Im Grunde genommen wird eine „riesige Menge an Luft“ erhitzt – und man muss warten, bis diese Moleküle schließlich die zu behandelnden Bauteile erreichen. Das ist sehr zeitaufwändig.
Infrarotstrahlung hingegen umgeht dieses Problem ganz. Anstatt den Raum zu erhitzen, werden die Energiestrahlen direkt auf das Substrat abgegeben.
Beschleunigung des Prozesses
In einem typischen Reinraumofen muss man mit diesem lästigen Temperaturverzug kämpfen: Man wartet darauf, dass die Luft die richtige Temperatur erreicht – dann muss man wieder warten, bis die Wärme tatsächlich in die Bauteile eindringt. Das bedeutet viel Wartezeit.
Infrarotheizungen hingegen erreichen das Ziel sofort. Stellen Sie sich vor, eine Prozedur, die normalerweise 30 Minuten dauert, kann auf 5 Minuten verkürzt werden. Wenn man eine hohe Produktionsrate hat, ist das ein großer Vorteil – man kann an einem Tag viel mehr erledigen, ohne einen größeren Reinraum bauen zu müssen.
Die schwierige Seite
Man kann nicht einfach ein Lüfter entfernen und stattdessen eine Infrarotlampe einbauen – das reicht nicht aus. Man muss die thermische Belastung neu überdenken.
Da Infrarotstrahlung sehr konzentriert ist, entstehen leicht Hotspots, wenn die Reflektoren nicht genau richtig eingestellt sind. Zudem benötigt man PID-Steuergeräte, die mit der schnellen Temperaturänderung mitkommen können.
Im Gegensatz zu den Öfen, bei denen die Temperatur konstant bleibt, hängt bei Infrarotstrahlung alles von der Entfernung ab. Wenn der Strahler zu nah am Wafer ist, kann dieser beschädigt werden. Es braucht etwas mehr Präzision – aber der Nutzen lohnt sich.
Kleines Umfeld für die Produktion
Das Beste daran: Keine Turbulenzen mehr. Hochgeschwindigkeitslüfter sorgen eigentlich nur dafür, dass Staub und Schmutz in der Luft schweben. Infrarotstrahlung hingegen ist statisch – sie wirkt einfach dort, wo sie benötigt wird.
Das bedeutet, dass die HEPA-Filter nicht so intensiv arbeiten müssen. Es entsteht eine ruhigere, sauberere Umgebung – und der Prozess verläuft schneller. Wenn man die Produktionszeiten verkürzen möchte, ist das die richtige Lösung.