Stop met tijdverspilling: Waarom IR-verwarming beter is dan warme lucht voor wafers
Laten we het hebben over het hoofdpijndossier van wachten.
Bij de verwerking van halfgeleiders hebben we jarenlang afgegaan op circulatie van warme lucht. Maar hier ligt het probleem: warme lucht is traag. Het heeft een medium nodig om zich te bewegen. Je moet eerst de kamer opwarmen, daarna de lucht erin en pas daarna de wafer. Er zijn veel tussenliggende stappen.
IR-verwarming schaft dat allemaal af. Het geeft niks om de lucht. Het straalt energie rechtstreeks naar het silicium.
De klok tikt
Wanneer je overstapt op IR, verdwijnt de “opwarmp fase” vrijwel helemaal. We hebben het hier over het bereiken van de gewenste temperatuur in seconden, niet in minuten.
Denk aan je opwarm- en afkoelcycli. Wanneer je stopt met het opwarmen van de lucht en direct de wafer begint op te warmen, neemt je productiviteit toe. Je krijgt elke uur meer wafers af, en hoef je niet te wachten tot een meter omhoog gaat. Dat is een enorme opluchting voor het werkproces.
Het balanseren
Het gaat natuurlijk niet alleen om het verhogen van de sterkte. Je moet ook de afstand goed bepalen.
Is de IR-lamp te dichtbij? Dan ontstaan er hete plekken of, erger nog, wordt het oppervlak van de wafer verbrand. Te ver weg? Dan raak je die intensiteit kwijt en nemen de cyclustijden weer toe.
Meestal bepalen we dit door te kijken naar de wattage per vierkante centimeter. Als je high-density IR-arrays gebruikt, kun je de lampen juist verder weg zetten en toch dezelfde hitte verkrijgen. Dat geeft je wat meer ruimte in je kamer, zonder dat de snelheid afneemt.
Het nadeel
Natuurlijk is niets perfect.
IR is gericht. Het verwarmt alleen wat het kan “zien”. Als je wafer een complexe vorm heeft of je verwerkt een hele lading in een cassette, kun je niet zomaar een lamp erop zetten en klaar zijn. Je hebt reflectoren of multi-angle arrays nodig om te voorkomen dat er koude plekken ontstaan.
En een snelle waarschuwing over de besturing: IR reageert onmiddellijk. Als je PID-lussen traag werken, zal het systeem de temperatuur al overschrijden voordat de controller het zelfs maar beseft. Dat is een snelle manier om een lading te verpesten. Je hebt een besturingssysteem nodig dat kan meekomen met de snelheid van het licht.