Die richtige Wärmeabgabe im Vakuum
Bei der Herstellung von Halbleitern möchte man auf keinen Fall, dass irgendwelche Störpartikel die Wafer ruinieren. Doch Wärme ist dennoch erforderlich – und zwar in großen Mengen. Hier kommen vakuumkompatible IR-Heizgeräte ins Spiel. Anstatt sich auf Luft oder Gas zur Übertragung der Wärme zu verlassen – was im Vakuum ohnehin nicht funktioniert – strahlen diese Heizgeräte die Energie direkt auf das Substrat ab.
Das ist effizient – und direkt.
Das Problem mit der Leistungsdichte
Im Vakuum ist Strahlung die einzige Möglichkeit zur Wärmeübertragung. Wir bauen diese Heizgeräte so, dass sie schnell und effektiv Wärme abgeben können.
Wenn man weiterhin herkömmliche Widerstandsheizungen verwendet, verschwendet man vermutlich viel Energie darauf, nur die Wände des Behälters zu erhitzen. Das ist wie versuchen, ein ganzes Haus zu heizen, nur um eine Tasse Kaffee warmzuhalten. Kurzwelliges IR-Strahlung ändert das: Die Wärme wird direkt auf das Wafer gerichtet, nicht auf die Maschine selbst.
Das Ergebnis? Die Aufwärmzeiten nehmen ab – und auch die Stromkosten. Es handelt sich dabei um eine einfache Methode, um das Reinraumumfeld umweltfreundlicher zu gestalten, ohne den Bedienern das Leben schwerer zu machen.
Materialien spielen eine wichtige Rolle
Man kann nicht einfach irgendeine Lampe ins Vakuum setzen. Wenn man Standardglas verwendet, wird es entweder zerbrechen oder chemische Stoffe freisetzen – was wiederum negative Auswirkungen auf die Qualität der Wafer hat. Deshalb verwenden wir hochreines synthetisches Quarzglas für die Gehäuse. Auch bei den Dichtungen und Elektroden sind wir sehr wählerisch. Wenn eine Dichtung undicht wird, ist das Vakuum zerstört. Wenn auch nur eine einzige Partikel freigesetzt wird, ist das Wafer unbrauchbar. Wir möchten solche Risiken nicht eingehen.
Der Trade-off
Hier liegt jedoch das Problem: Wenn man so viel Leistung in ein IR-Heizgerät steuert, wird das umgebende Gehäuse stark belastet. Das Wafer wird zwar schnell heiß, doch die reflektierte Wärme muss irgendwohin. Wenn das Kühlsystem nicht stark genug ist, um diese Wärme zu absorbieren, kommt es zu Problemen. Das ist frustrierend und schwierig zu kalibrieren. Man muss von Anfang an sicherstellen, dass das Kühlsystem richtig dimensioniert ist.
Die gute Nachricht: Wir haben diese Heizgeräte so konzipiert, dass sie als Ersatz für die alten Heizgeräte verwendet werden können. So kann man die Effizienz erhöhen und Energie sparen – ohne die gesamte Fertigungslinie auflösen zu müssen.