Waarom IR-verwarming beter is dan hete luchtcirculatie voor het verwerken van wafers
Als je overweegt om over te stappen van hete luchtcirculatie op infrarode (IR-)verwarming in je diepverwerkingsproces, moet je er niet alleen aan denken als een ‘beter’ systeem. Denk er eerder aan als een manier om tijd te besparen.
Hete luchtcirculatie is langzaam. Hierbij wordt gebruik gemaakt van convectie: je verwarmt de lucht en hoopt dat deze de wafer ook zal verwarmen. Er is altijd een vertraging. IR-verwarming werkt anders: het maakt gebruik van stralingsenergie om rechtstreeks het ondergrondmateriaal te verwarmen.
Het is snel. Echt heel snel.
Bij het gebruik van hete luchtcirculatie moet je tegen thermische inertie vechten. Je moet wachten tot de hele kamer een bepaalde temperatuur heeft bereikt, voordat de wafer zelfs maar begint te stabiliseren. Dat is een tijdrovend proces.
Met IR-lampen is het antwoord bijna onmiddellijk. Daarom wordt deze techniek veel gebruikt in Rapid Thermal Processing (RTP). Je hoeft geen tussenliggende elementen meer te gebruiken; je bereikt de gewenste temperaturen in seconden in plaats van minuten. Op deze manier verdwijnt die ‘wachttijd’ die het hele productieproces vertraagt.
Er is ook nog de kwestie van consistentie.
Convectie zorgt voor ongelijkmatige warmteverdeling. Er kunnen koude plekken ontstaan, of er kunnen turbulenties zijn die de wafer zelfs gaan verplaatsen. IR-verwarming maakt het mogelijk om de warmte precies waar te richten. Omdat we individuele lampen kunnen bedienen, kunnen we die storende problemen vermijden. Hierdoor krijg je een evenwichtige warmtetekstuur over het hele oppervlak van de wafer.
Het is echter niet zo simpel als het klinkt. IR-verwarming genereert veel energie. Daarom moeten je koelmiddelen en sensoren in staat zijn om dit aan te kunnen. Als je PID-regeling niet goed is afgesteld op deze hoge snelheid, kan de temperatuur te hoog worden en kan de wafer beschadigd raken.
Je kunt geen IR-lamp zomaar in een conventioneel apparaat stoppen en klaar zijn. Eerst moet je de thermische last van al het hardware goed inschatten.
Toch is IR-verwarming de beste optie voor iedereen die meer wafers per uur wil produceren in zijn huidige schoonruimte. Het verandert een traag proces in een precisietraject.