Stop met het verspillen van je warmte: een betere manier om IR-licht te gebruiken in halfgeleiderapparatuur
Standaard infraroodlampen zijn nogal rommelig. Ze geven warmte af in alle richtingen – namelijk op 360 graden.
Wanneer je binnenin een waferverwerkingskamer werkt, is dat een groot probleem. Je probeert de wafer op te warmen, maar een groot deel van de energie raakt de wafer helemaal niet. De energie ketst juist af op de binnenwanden van de apparatuur.
Het gevolg? Het chassis wordt zo heet dat het zelfs iemand kan branden. Bovendien moet het koelsysteem harder werken om te voorkomen dat de machine oververhit raakt. Het is zowel een verspilling van energie als een last voor de mensen die de apparatuur bedienen.
Hoe we dit oplossen
We lossen dit op door gebruik te maken van richtingsgebonden licht. In plaats van alleen een gewone kwartslamp te gebruiken, maken we gebruik van reflectoren of speciale coatingen. Hierdoor wordt het licht in één richting geleid.
Stel je voor dat je een scherm voor een zaklamp plaatst. Op deze manier wordt de straal van het licht beperkt, zodat de energie rechtstreeks op het oppervlak van de wafer terechtkomt. Je krijgt nog steeds een snelle opwarming van de wafer, maar de wanden van de kamer blijven koel aanraken.
Het moeilijke deel: dichtheid en veiligheid
Het gaat niet alleen om de lamp zelf. Het gaat ook om waar de warmte terechtkomt.
Wanneer we deze apparaten instellen, besteden we veel tijd aan het afstemmen van de golflengte op de absorptiegraad van het materiaal. Dit doen we zodat je per ongeluk de gewenste temperatuur niet overschrijdt en zo geen producten beschadigt.
Maar hier komt het probleem: wanneer je de warmte op deze manier concentreert, wordt de intensiteit op het focuspunt zeer hoog. Als je PID-regelaar niet goed is afgesteld, kunnen er hete plekken op de wafer ontstaan. Ik raad altijd aan om eerst langzaam te beginnen met het opwarmen van de wafer. Hierdoor kun je de afstand tussen de lamp en de wafer nauwkeurig instellen, zonder risico’s voor de apparatuur.
De harde afweging
Richtingsgebonden lampen zijn geen magische oplossing. Er zijn nadelen.
Die reflectoren trekken stof en chemische resten aan. Na verloop van tijd worden ze vies. En zodra ze vies zijn, begint de warmtedistributie te veranderen, waardoor er ongelijke temperaturen op de wafer ontstaan.
Dus je ruilt het ene probleem in voor een ander. Je hebt dan wel een veiligere apparatuur en lagere energiekosten, maar je moet er wel extra tijd in steken om de apparatuur schoon te houden. Het is een eerlijke afweging, maar je moet er goed op letten om alles consistent te houden.