Stop met het verhitten van je kasten: een betere manier om wafers te verhitten
Wanneer je wafers verhit, wil je dat de energie rechtstreeks op het substraat terechtkomt. Punt uit. Je wilt niet dat de energie tegen de muren van de machine slaat.
Het probleem is dat standaard IR-lampen behoorlijk onbruikbaar zijn – ze stralen warmte in alle richtingen, 360 graden. In een kleine hal voor halfgeleiders leidt dit tot grote problemen. De binnenmuren worden dan eigenlijk enorme ‘sponzen’ voor warmte, waardoor er ‘ hete plekken’ ontstaan die kunnen zorgen dat je apparatuur beschadigd raakt of dat iemand die per ongeluk op zo’n plek komt te staan, gewond raakt.
Het richten van de warmte
Daar komt het gebruik van gerichte infraroodstraling om de hoek kijken. In plaats van gewoon een kale kwartstube toe te passen en te hopen op het beste resultaat, gebruiken we gespecialiseerde reflectoren en afwerkingen.
Stel je het voor als een zaklamp in plaats van een gloeilamp. We laten de IR-energie naar voren gaan, zodat de warmte precies op de wafer terechtkomt. Door deze hoek te beperken, vermijden we dat er energie verspild wordt aan het plafond en de zijkanten van de kamer. Het resultaat? De wafer bereikt de gewenste temperatuur, terwijl de buitenkant van het apparaat nog steeds koel genoeg is om aan te raken.
De ‘Goldilocks-distance’
Het vinden van de juiste afstand tussen de lamp en de wafer is best lastig.
Als je de lamp te dicht plaatst, ontstaan er ‘ hete plekken’ op het oppervlak van de wafer. Als je hem echter te ver terug plaatst, mis je de benodigde intensiteit om de temperatuur snel te verhogen.
Meestal bepalen we de ideale afstand door te kijken naar de vermogenssterkte van de lamp en de gewenste temperatuurgradiënt. Je hebt immers voldoende ruimte nodig zodat de straling zich gelijkmatig over de hele wafer kan verspreiden.
De nadelen
Het is natuurlijk geen magische oplossing. Er zijn nadelen.
Omdat je de straal richt, is de warmtedichtheid op het focuspunt veel hoger. Als je PID-regelaar niet goed is afgesteld, zal de temperatuur sneller stijgen dan je wilt.
En nog iets belangrijks: houd je reflectoren schoon. Een klein beetje stof of chemische resten kan al voldoende zijn om de straal te verstrooien. Dan ben je weer terug bij het probleem dat we probeerden op te lossen.