Die Wärme an der richtigen Stelle halten – in Halbleiterfabriken
Hochleistungs-IR-Lampen erzeugen eine unglaubliche Menge an Wärme. In einer Halbleiterfabrik hat diese Energie nur eine Aufgabe: Sie muss auf die Wafer wirken. Punkt.
Wenn man diese Wärme nicht unter Kontrolle hält, strahlt sie in die Wände der Maschine aus. Schon bald ist das Innere der Maschine so heiß, dass man es nicht mehr berühren kann. Die empfindlichen Elektronikkomponenten werden zerstört – und man hat ein echtes Sicherheitsproblem am Hals.
Die Wärme dorthin leiten, wo sie hingehört
Das Problem ist, dass herkömmliche IR-Lampen die Energie in alle Richtungen abstrahlen – insgesamt 360 Grad. Um das zu verhindern, verwenden wir Quarzglas-Schutzschirme. Man kann sie als thermische Barrieren betrachten. Sie blockieren die Wärme, die in das Gehäuse der Maschine entweichen will, und leiten sie stattdessen zurück zum Ziel. Das ist die einzige Möglichkeit, die Wafer auf die richtige Temperatur zu bringen, ohne die ganze Maschine in einen Ofen zu verwandeln.
Warum wir Quartz verwenden
Wir verwenden Quartz, weil es unter Druck nicht zusammenbricht. Wenn man normales Glas verwenden würde, würde dieses bereits bei voller Leistung zerbrechen. Quartz kann solche thermischen Belastungen aushalten und weiterhin funktionieren. Es lässt das Kurzwellen-IR-Licht durch, hindert aber die konvektive Wärme daran, sich auszubreiten.
Ein Nachteil: Die Schutzschirme müssen sauber bleiben
Wenn etwas Staub oder organischer Schmutz auf dem Quarz landet, brennt dieser ab. Dadurch entstehen „heiße Punkte“, wodurch die Wafer ungleichmäßig erwärmt werden. Im schlimmsten Fall versagt der Schutzschirm einfach.
Das Gleichgewicht finden
Natürlich gibt es keine kostenlose Lösung. Der Einsatz eines Schutzschirms bedeutet, dass etwas von der Leistung der Lampe verloren geht. Um diesen Verlust auszugleichen, muss man entweder die Leistung der Lampe erhöhen oder sie näher an den Wafer bringen. Doch wenn man die Lampe überdimensioniert, muss das Kühlsystem härter arbeiten, um die zusätzliche Wärme zu bewältigen. Es handelt sich dabei um ein ständiges Gleichgewicht zwischen Präzision und Leistung.