Zoveel mogelijk warmte op de wafer brengen
Wanneer je in een vacuüm werkt, kom je voor een probleem te staan: convectie is er niet meer. Er is geen lucht meer om de warmte mee te verspreiden. Dan blijft alleen nog straling over, en daarmee wordt het lastig.
Als je een infraroodverwarmer ontwerpt voor wafern, is je grootste vijand ‘lekken’. Je wilt namelijk niet dat je kostbare energie vervalt in de wanden van de kamer. De energie moet rechtstreeks op het substraat terechtkomen. Punt.
Waarom we goud gebruiken
Het kan verleidelijk zijn om gepolijst aluminium of roestvrij staal te gebruiken. Doe dat maar niet. Dat materiaal neemt veel te veel energie op.
In plaats daarvan gebruiken we laagjes van zeer zuiver goud. Waarom? Omdat goud uitstekend presteert in het infrarode gebied: het weerkaatst meer dan 98% van de straling. Door het verwarmingselement in goud te wikkelen, zeggen we eigenlijk tegen de warmte: “Ga niet naar de vacuümpompen of de behuizing. Ga terug naar de wafer.”
Dat betekent dat elke watt die je gebruikt daadwerkelijk wordt benut.
Het focussen van de warmte
Maar het alleen maar weerkaatsen van het licht is niet genoeg. We willen de warmte gericht sturen.
Door het gouden schild te buigen, kunnen we een geconcentreerde ‘ hete zone’ creëren. Dit is een grote voordeel voor je werkwijze: je bereikt de gewenste temperatuur sneller, en de warmte blijft gelijkmatig verdeeld over de hele wafer.
Het beste van alles? Je krijgt die hoge warmtedichtheid zonder dat je de spanning zo hoog hoeft te zetten dat het filament beschadigt wordt.
De nadelen
Nu, hier is het probleem: goud is mooi, maar ook broos. Je kunt geen schurende producten of harde chemicaliën gebruiken om de reflectoren schoon te maken. Anders raak je de laagjes goud kwijt. Zodra dat gebeurt, neemt de efficiëntie drastisch af.
Bovendien moet je goed opletten met de thermische massa van het substraat. Anders ontstaan er lokale hete punten.
Als je een systeem maakt voor snel annealeren, is deze oplossing met goudcoating de beste keuze. Het vermindert de tijd die nodig is om de gewenste temperaturen te bereiken, en voorkomt dat je energie verspilt. Een tip: controleer altijd of je bevestigingsmiddelen goed passen. Je wilt immers geen mechanische wrijving op die gecoate oppervlakken.