Hören Sie auf, die Wände des Ofens zu erwärmen – heizen Sie stattdessen die Wafer direkt.
Wenn Sie schon einmal einen herkömmlichen Konvektionsofen für Arbeit mit Halbleitern verwendet haben, wissen Sie, wie das funktioniert. Der Ofen erwärmt die Luft – dadurch wird die gesamte Innenseite des Geräts zu einem riesigen Heizkörper. Das ist eine Verschwendung von Energie – und außerdem eine echte Sicherheitsgefahr für alle, die in der Nähe stehen.
Wir dachten uns, es gäbe eine bessere Lösung. Anstatt alles zu heizen, lenken wir die Wärme gezielt dorthin, wo sie benötigt wird – mithilfe von Richtstrahl-Infrarot-Strahlung.
Wie es wirklich funktioniert
Stellen Sie sich das weniger wie einen Ofen vor, sondern eher wie eine Taschenlampe. Herkömmliche Heizelemente erwärmen nur den Raum. Infrarotlampen hingegen senden elektromagnetische Strahlung in gerader Linie aus. Diese Energie kümmert sich nicht um die Luft – sie wandert einfach weiter, bis sie das zu behandelnde Objekt erreicht.
Der Vorteil: Die Wände des Geräts bleiben kalt. Man muss nicht mehr gegen diese lästige „Wandheizung“ ankämpfen. Die Energie wird direkt in das zu behandelnde Objekt geleitet.
Die Ausrüstung und die Einrichtung
Je nachdem, wie tief die Wärme vordringen soll, verwenden wir meist Kurzwellen- oder Mittelwellenquarzlampen. Sie nehmen nicht viel Platz in Anspruch – was in engen Reinräumen ein großer Vorteil ist.
Aber das wirklich Besondere ist die Geschwindigkeit: Es gibt keinen thermischen Verzug. Sobald man den Schalter betätigt, erreicht das Objekt bereits nach Sekunden die gewünschte Temperatur. Man muss nicht warten, bis die Luft sich aufgeheizt hat.
Um die Bedingungen im Reinraum zu erhalten, verwenden wir Materialien, die keine Gase abgeben. Zudem werden die Lampen in Reflektoren untergebracht, damit die Wärme nicht in den Rahmen des Geräts gelangt.
Die Nachteile (Denn nichts ist perfekt)
Es gibt allerdings einige Nachteile: Es handelt sich dabei um ein Präzisionsgerät – kein Gerät, das man einfach einschalten und vergessen kann. Da die Wärme in gerader Linie strahlt, können bei Objekten mit ungewöhnlicher Form Kältepunkte entstehen. Man muss daher bei der Planung besonders sorgfältig vorgehen.
Außerdem muss man präzise arbeiten. Wenn eine Lampe nur ein paar Millimeter daneben steht, wird das Wafer nicht gleichmäßig erhitzt. Die Befestigungselemente müssen absolut stabil sein. Bei irgendwelchen Vibrationen oder Verschiebungen geht das thermische Profil verloren.