Meer warmte op de wafer – en minder warmte op de wanden
Wanneer je wafers in een vacuüm verwarmt, moet je vechten tegen de wetten van de fysica. Omdat er geen lucht is, kun je niet rekenen op convectie. Je hebt alleen maar radiatie als optie.
Het probleem is dat elke watt die niet bij de wafer terechtkomt, gewoon verspilde energie is. Deze energie gaat dan naar de wanden van de kamer, waardoor de koelsystemen nog meer onder druk komen te staan. Het is dus zowel een verspilling van energie als een probleem voor je apparatuur.
Waarom we goud gebruiken
Standaard kwartslampen stralen warmte in alle richtingen uit. Om dit te voorkomen, gebruiken we spiegels die bedekt zijn met goud. Goud is uitstekend in staat om infrarode golven terug te kaatsen naar waar ze thuishoren.
Door de behuizing met goud te bedekken, kunnen we de warmte die anders naar achteren zou gaan, nu naar voren sturen. Hierdoor wordt de energie rechtstreeks op het oppervlak van de wafer gericht. Het resultaat? Je krijgt een veel hogere warmtedichtheid, zonder dat je de vermogensverbruik hoeft te verhogen.
Let op de thermische belasting
Er is echter ook een nadeel: wanneer je zoveel straling op één plek richt, moet het gloeidraad van de lamp nog warmer worden om de uitstroom stabiel te houden.
Als je een apparaat met hoge vermogens gebruikt om snel op temperatuur te komen, moeten de stroomvoorzieningen zeer betrouwbaar zijn. We hebben gezien dat sommige systemen het opgeven omdat de elektrische infrastructuur niet klaar was voor deze hoge belasting. Zorg ervoor dat je bedrading de belasting aankan en dat de vacuümsluitingen niet breken door de lokale hittepieken.
De afweging
Goud is het beste materiaal voor dit doel, maar het is wel gevoelig voor vuil. Als je proces betrokken is bij het vrijkomen van gassen of chemische stoffen die het goudlaagje beschadigen, neemt de reflectiviteit af. Dan zal de warmte niet meer gelijkmatig op de wafer terechtkomen.
Houd je kamer schoon. Als het coatingslaagje vuil wordt, raak je niet alleen de efficiëntie kwijt, maar loop je ook het risico op hete punten op het substraat. Dat wil natuurlijk niemand.
Uiteindelijk bouwen we deze verwarmers zodat de warmte precies daar komt waar het nodig is: in het silicium, en niet in de machine.