Warum Infrarotbeheizung der Hot-Air-Beheizung in der Halbleiterfertigung überlegen ist
Der Wechsel von Hot-Air-Beheizung auf Infrarotbeheizung in der Halbleiterfertigung bedeutet nicht nur einen Wechsel des Heizsystems – es handelt sich dabei vielmehr um eine völlig neue Art und Weise, mit Energie umzugehen.
Betrachten wir die Hot-Air-Beheizung: Sie ist langsam. Zuerst wird die Luft erhitzt, anschließend heizt diese Luft den Wafer. Es entsteht immer eine Verzögerung. Bei der Infrarotbeheizung ist das anders: Es handelt sich dabei um Strahlung. Die Energie gelangt direkt zum Zielobjekt. Es ist also schnell – wirklich schnell.
Die verborgenen Kosten des Wartens
Hot-Air-Beheizungssysteme sind sehr voluminös. Sie beanspruchen viel Platz, nur um eine konstante Temperatur zu halten. Doch das eigentliche Problem ist die „thermische Trägheit“ dieser Systeme. Es dauert ewig, bis die Temperatur erreicht ist – und noch länger, bis sie wieder gesenkt werden kann. In einer Produktionsstätte mit hoher Auslastung summieren sich diese Minuten zu erheblichen Zeiträumen. Im Grunde handelt es sich dabei um Geldverluste.
Infrarotlampen ändern das. Sie erreichen die gewünschte Temperatur in Sekundenschnelle. Man muss nicht mehr warten, bis eine riesige Luftkammer eine Temperatur von 200 °C erreicht hat – man kann sofort mit der Produktion beginnen. Dadurch steigt die Produktivität, denn das Warten fällt weg.
Umgang mit der Hitze – und den Kabeln
Ein weiteres Problem: Infrarotheizer werden in sehr kleinen Räumen extrem heiß. Wenn man Standard-PVC- oder Silikonkabel verwendet, kommen diese fast sofort ins Schleudern – sie schmelzen oder verschlechtern sich. Deshalb verwenden wir Kabel, die mit Teflon (PTFE) beschichtet sind. Diese Kabel können die Hitze aushalten, ohne chemische Stoffe freizusetzen – also ohne die Reinraumumgebung zu verschmutzen. Dadurch bleibt die Stromzufuhr stabil, auch wenn die Heizer unter maximaler Belastung stehen.
Die Kompromisse
Infrarotbeheizung ist zwar nicht perfekt – sie ist keine magische Lösung für alle Probleme. Da Infrarotstrahlung nur in gerader Linie wirkt, kann es zu Problemen kommen, wenn die Teile eine unregelmäßige Form haben. Dann werden einige Stellen stark erhitzt, während andere Stellen kalt bleiben. Man muss daher sorgfältig darauf achten, wo man die Lampen platziert und welche Leistung sie erhalten sollen. Außerdem muss man darauf achten, dass das Kühlsystem stark genug ist, um die entstandene Hitze abzuführen – sonst entstehen weitere Probleme.