Warum wir uns vom Einsatz von heißer Luft in der Halbleiterfertigung entfernen
Die meisten Halbleiterfabriken verwenden immer noch heiße Luft zur Trocknung und Behandlung der Wafer. Das ist eine veraltete Methode – und ehrlich gesagt, ziemlich frustrierend.
Luft ist ein schlechter Wärmeleiter. Um einen Wafer auf die richtige Temperatur zu bringen, muss man den gesamten Raum erhitzen. Das ist, als würde man versuchen, eine einzelne Erbse zu erwärmen, indem man die ganze Küche erhitzt. Dadurch wird viel Energie verschwendet – und alles wird dadurch langsamer.
Die Zeit drängt
Dabei kommt das Infrarotlicht ins Spiel. Anstatt von einer Vorrichtung wie Luft als Medium zu nutzen, überträgt das Infrarotlicht die Energie direkt auf das Substrat.
Es geht dabei sehr schnell. Man muss nicht darauf warten, dass ein Ventilator warme Luft über die Oberfläche bläst. Die Photonen treffen auf das Material, die Moleküle beginnen zu vibrieren – und schon erreicht das Material die gewünschte Temperatur.
In der tiefen Fertigung ist das eine Rettung. Wenn man bisher 10 Minuten für einen Prozess benötigt hat, kann man mit Infrarotlicht diese Zeit oft auf wenige Sekunden verkürzen.
Mehr Platz, weniger Komplexität
Wenn man auf heiße Luft verzichtet, kann man die Ausrüstung verkleinern. Man braucht keine riesigen Gebläse oder dicke Isolierrohre mehr. Die Maschinen werden kleiner – dadurch entsteht mehr Platz im Raum.
Außerdem kann man gezielt vorgehen: Mit zonalem Heizen kann man nur einen bestimmten Punkt auf dem Wafer erwärmen, ohne den restlichen Raum zu erhitzen.
Die Einschränkungen
Infrarotlicht ist aber kein Zauberstab. Es funktioniert nur dann, wenn es das Zielgebiet „sehen“ kann. Wenn die Bauteile seltsame Formen haben oder tiefe Löcher aufweisen, erreicht das Strahlung nicht diese Stellen. In solchen Fällen braucht man weiterhin eine Art Hintergrundwärme oder eine drehbare Vorrichtung, damit alles gleichmäßig erhitzt wird.
Und noch ein Hinweis: Hochintensive Infrarotlampen erzeugen viel Wärme. Wenn man die Kühlung und Abschirmung nicht richtig gestaltet, können die Sensoren und Leitungen schnell beschädigt werden.
Aber wenn die Prozesszeit das Hauptproblem ist, dann ist Infrarotlicht die beste Lösung. Es verwandelt einen langsamen, langweiligen Prozess in einen schnellen, gezielten Energieimpuls.