Hören Sie auf, die Vakuumkammer zu erhitzen!
Falls Sie schon einmal versucht haben, eine Wafer- oder Substratfläche in einer Vakuumkammer zu erhitzen, wissen Sie, wie schwierig das ist. Es ist ein ständiger Kampf darauf, die gewünschte Temperatur zu erreichen, ohne dabei versehentlich die Wände der Kammer zu verbrennen.
Herkömmliche Infrarotlampen funktionieren im Grunde wie Leuchtmittel – sie geben Wärme in alle Richtungen ab. In einer Vakuumumgebung prallt ein großer Teil dieser Energie einfach von den Innenseiten der Wände ab. Das ist nicht nur eine Verschwendung von Energie, sondern auch eine Belastung für die Geräte. Zudem wird die Außenseite des Geräts extrem heiß – was für die Personen, die in der Nähe stehen, gefährlich sein kann.
Der Trick besteht darin, die Wärme genau dorthin zu leiten, wo sie benötigt wird.
Anstatt einfach nur einen Quarztubus zu verwenden und auf Glück zu hoffen, nutzen wir spezielle Reflektoren sowie beschichtete Emittoren. Stellen Sie sich das wie den Wechsel von einem Scheinwerfer zu einer Taschenlampe vor: Die Infrarotstrahlung wird dabei in einen stark fokussierten Strahl umgewandelt.
Das Ergebnis? Das Substrat erhält die benötigte Wärme, während die Wände der Kammer kalt bleiben. Einfach.
Die Herausforderungen
Um die Temperatur in einem Vakuum schnell ansteigen zu lassen, nutzen wir in der Regel Hochleistungshalogenlampen. Sie liefern die nötige Kurzwellenstrahlung, wodurch die Erwärmungszeit fast sofort erfolgt. Wir umhüllen diese Lampen mit widerstandsfähigem Quarz, damit sie unter dem thermischen Stress nicht zerbrechen.
Aber hier liegt das Problem: Man muss auf die Leistungsdichte achten. Wenn man so viel Energie auf einen kleinen Punkt konzentriert, entsteht eine enorme Belastung für die Stromversorgung. Zudem muss die Ausrichtung der Lampe perfekt sein. Wenn die Lampe auch nur wenige Millimeter daneben ist, trifft sie nicht mehr das richtige Ziel – stattdessen werden die teuren Geräte überhitzt.
Sicherheit first
Es geht hier nicht nur darum, etwas Geld bei den Stromkosten zu sparen. Es geht auch darum, sich nicht die Hände zu verbrennen. Wenn die Wärme nicht mehr überallhin strahlt, funktioniert das Gehäuse nicht mehr wie ein riesiger Radiator. Die Mitarbeiter können nun ungehindert um das Gerät herumgehen, ohne Angst haben zu müssen, sich zu verbrennen.
Und es gibt noch einen weiteren Vorteil: Da die Wände nicht überhitzt werden, dehnen und ziehen sie sich weniger aus. Dadurch bleiben die Vakuumdichten erhalten – und man muss nicht ständig nach Undichtigkeiten suchen.