Warum Quarzschilder für Infrarotlampen in den Fertigungsstätten so wichtig sind
Wenn man weiterhin auf die Zirkulation von heißer Luft zur Verarbeitung von Halbleitern setzt, spielt man im Grunde ein Wartespiel. Man muss den gesamten Raum – jeden Kubikzentimeter Luft – aufheizen, bevor die Werkstücke überhaupt warm werden. Das ist langsam und mühsam.
Durch den Einsatz von Infrarotheizung ändert sich das. Anstatt darauf zu warten, dass eine Lufterfrischerung heiße Luft durch den Raum bläst, strahlt man elektromagnetische Strahlung direkt auf das Substrat ab. Das ist wie der Unterschied zwischen dem Aufwärmen eines Raumes mit einem Heizer und dem Stehen in der Sonne – man spürt die Wärme sofort.
Das Geheimnis liegt im Quarz.
Wir verwenden Quarzglaskörper um die Lampen herum aus mehreren Gründen. Erstens schützen sie die Heizelemente vor Schmutz und Prozessgasen. Doch noch wichtiger ist, dass Quarz kurzwellige Infrarotstrahlen durchlässt. Dadurch kann die Temperatur des Wafern sehr schnell ansteigen. Man hat es nicht mit Konvektion zu tun – stattdessen werden Photonen direkt auf das Wafer gerichtet. Die „Aufwärmphase“ verschwindet praktisch ganz.
Aber es gibt einen Haken: Die Qualität des Quarzes ist entscheidend. Wenn man Glas mit niedriger Reinheit verwendet, bekommt man Probleme. Es entstehen „heiße Stellen“ – oder schlimmer noch: Der Schutzkörper bricht bereits beim Einschalten der Lampe. Wir wählen daher Quarz von hoher Qualität aus, damit er vielen thermischen Belastungen standhalten kann – schließlich wird es in einer echten Fertigungsstätte oft extrem heiß.
Es handelt sich jedoch nicht um eine perfekte Lösung.
Infrarotheizung ist zwar schnell, aber sie ist auch Richtungsspezifisch. Heiße Luft kann sich um die Werkstücke legen – Infrarotstrahlen hingegen nicht. Wenn die Position der Lampen etwas falsch ist, wird die Heizung ungleichmäßig sein.
Man muss also sorgfältig auf die Reflektoren sowie die Geometrie der Schutzkörper achten, damit das gesamte Wafer gleichmäßig erhitzt wird. Und wenn man in einem begrenzten Raum arbeitet, muss man ein Gleichgewicht finden: Man braucht genug Lampen, um die Arbeit zu erledigen – aber nicht so viele, dass das Kühlsystem nicht mehr in der Lage ist, das Gehäuse vor Überhitzung zu schützen.
Letztendlich bedeutet der Umstieg auf Infrarotheizung mehr als nur den Austausch einer Komponente. Es handelt sich dabei um eine völlig neue Art und Weise, über die Produktivität nachzudenken. Man tauscht die langsame, kontinuierliche Erhitzung gegen schnelle, gezielte Hitzeimpulse aus.