IR-verwarming versus warme lucht: het stoppen van de tijd in de productiefaciliteit
Wanneer je in een productiefaciliteit overschakelt van warme lucht op infrarood (IR)-verwarming, doe je meer dan alleen een onderdeel vervangen. Je verandert de manier waarop energie eigenlijk bij je wafer terechtkomt.
Denk aan geforceerde luchtcirculatie. Die is traag. Eerst moet de lucht worden opgewarmd, en daarna moet die lucht de oppervlakte verwarmen. Er is altijd die storende vertraging. IR-systemen vermijden deze tussenliggende stap: ze sturen elektromagnetische straling rechtstreeks naar het doel. Geen wachten nodig.
De echte kosten van wachten
Warmteluchtsystemen zijn grootschalig. Je hebt veel lucht nodig om het gewenste temperatuurniveau te bereiken. Dat betekent dat er lange opwarmtijden en koelcycli zijn, die zich eindeloos voordoen.
In een productiefaciliteit is elke seconde dat je wacht geld dat verloren gaat. IR-lampen bereiken de oppervlakte onmiddellijk. Hierdoor verdwijnt de grote thermische inertie, zodat de responstijd razendsnel is.
Waarom de kwartsbescherming belangrijk is
We gebruiken kwartsglaskaders van hoge zuiverheid om de lampen te beschermen. Ze doen twee dingen: ten eerste voorkomen ze dat vuil en vervuilende stoffen de verhittingselementen raken, zodat de lampen niet te vroeg kapotgaan. Ten tweede helpen ze bij het beheersen van de thermische differentiatie. Kwarts is ideaal omdat het kortgolf-IR-straling doorlaat zonder deze op te nemen.
Maar er is één nadeel: de bescherming moet perfect passen. Als er zelfs maar een kleine oneffenheid is tussen de lamp en het kwarts, ontstaan er hete plekken. En hete plekken zijn een nachtmerrie – ze kunnen het substraat vervormen voordat je het zelfs maar bemerkt.
Het compromis
IR-verwarming heeft een enorme kracht. De hittedichtheid is enorm, wat fijn is om meer wafers per tijdseenheid te verwerken.
Maar deze kracht heeft ook zijn prijs. Het legt een groot aantal eisen op aan het koelsysteem. Als het koelsysteem niet in staat is om de hitte af te voeren die vrijkomt van de lampen, zal het apparaat uitvallen.
Het is een simpel compromis: je hebt een veel snellere verwerkingscyclus, maar je moet meer moeite doen om de hitte af te voeren.