Hören Sie auf, Zeit zu verschwenden: Warum Infrarotheizung besser ist als Heißluft zur Erwärmung von Wafern
Lassen Sie uns über das Problem des Wartens sprechen. Bei der Halbleiterverarbeitung haben wir jahrelang auf die Zirkulation von Heißluft gesetzt. Doch das hat einen Nachteil: Heißluft ist langsam. Sie benötigt ein Medium, um sich bewegen zu können. Zuerst muss die Kammer erhitzt werden, anschließend die Luft darin – und erst danach wird der Wafer erwärmt. Das sind viele Zwischenschritte.
Infrarotheizung eliminiert all das. Es spielt keine Rolle, welche Art von Medium verwendet wird – die Energie wird direkt in den Siliziumschicht geleitet.
Die Zeit drängt
Wenn man auf Infrarotheizung umstellt, verschwindet die „Warmup-Phase“ quasi ganz. Man erreicht die gewünschten Temperaturen in Sekunden – nicht in Minuten.
Denken Sie an Ihre Aufwärml- und Abkühlzyklen. Wenn man aufhört, die Luft zu erwärmen, und stattdessen direkt den Wafer erhitzt, steigt die Produktivität erheblich. Man kann pro Stunde mehr Wafer verarbeiten – ohne dass man dabei nur untätig zusehen muss. Das ist eine große Erleichterung für den Arbeitsablauf.
Das Gleichgewicht finden
Es geht zwar darum, die Leistung zu erhöhen – doch man muss auch die Entfernung zwischen den Heizelementen richtig einstellen. Ist die Infrarotlampe zu nah, entstehen heiße Stellen – oder schlimmer noch: Die Oberfläche des Wafers wird beschädigt. Ist die Lampe zu weit entfernt, sinkt die Intensität der Heizung wieder.
Wir ermitteln dies in der Regel anhand der Leistung pro Quadratzentimeter. Wenn man Hochleistungs-Infrarotarrays verwendet, kann man die Lampen weiter entfernen – und trotzdem dieselbe Hitze erzielen. Dadurch hat man mehr Spielraum in der Kammer, ohne die Geschwindigkeit zu gefährden.
Der Nachteil
Natürlich ist nichts perfekt. Infrarotstrahlung ist gerichtet – sie erwärmt nur das, was sie „sehen“ kann. Wenn der Wafer eine komplexe Form hat oder man ganze Chargen in einer Kassette verarbeitet, reicht es nicht aus, einfach eine Lampe darüber zu platzieren. Man benötigt Reflektoren oder Mehrfachstrahler, damit keine kalten Stellen entstehen.
Und eine wichtige Warnung bezüglich der Steuerung: Infrarotreger reagieren sofort. Wenn die PID-Schleifen langsam sind, überschreitet das System die gewünschte Temperatur, bevor der Controller überhaupt etwas merkt. Das kann dazu führen, dass eine Charge ruiniert wird. Man benötigt daher ein Steuerungssystem, das mit der Geschwindigkeit des Lichts mithalten kann.