Warum wir Gold zum Erhitzen von Wafern verwenden
Beim Erhitzen von Halbleiterwafern könnte man meinen, dass mehr Leistung die Lösung ist. Doch die reine Leistungszahl ist nicht das eigentliche Ziel. Entscheidend ist vielmehr, wie viel Energie tatsächlich auf das Substrat trifft.
Das Problem ist folgendes: Herkömmliche Quarzlampen sind undicht. Ein großer Teil der Wärme entweicht an den Seiten oder von hinten – ohne irgendeinen Nutzen für den Prozess zu haben.
Deshalb verwenden wir eine hochreine Goldbeschichtung auf dem Reflektor.
Die Logik hinter Gold
Gold dient nicht nur zur Herstellung von Schmuckstücken. Es ist hervorragend darin, Infrarotstrahlung zu reflektieren. Wenn man Aluminium oder poliertes Stahl verwendet, geht Energie verloren – schließlich absorbieren diese Materialien einen Teil des Lichtspektrums oder verschleißen mit der Zeit. Gold verhält sich anders: Es reflektiert fast alle langwelligen Infrarotstrahlen zurück auf die Wafer.
Das Ergebnis? Eine präzise, fokussierte Energiestrahlung. Man muss die Spannung nicht auf extreme Werte erhöhen, um den gewünschten Effekt zu erzielen.
Kühlung – zumindest teilweise
Außerdem hilft dies dabei, den Rest der Maschine kühl zu halten. Wenn die „verschwende Wärme“ nicht mehr in das Chassis der Maschine eindringt, kann das Kühlsystem endlich wieder durchatmen. Es muss nicht mehr gegen die Hitze ankämpfen, um die richtige Temperatur im Inneren der Maschine zu erhalten. Durch die Fokussierung der Strahlung in einen schmalen Kegel erreicht die Wafer viel schneller die gewünschte Temperatur.
Die realistischen Kompromisse
Gold ist zwar keine magische Lösung – es ist außerdem teuer und erhöht den Anschaffungspreis der Maschine. Zudem muss man vorsichtig sein bei der Reinigung des Goldes. Einige starke Chemikalien können das Gold entfernen oder eine Schicht hinterlassen, wodurch die Reflexionsfähigkeit beeinträchtigt wird. Wenn die Oberfläche beschädigt wird, entstehen Hotspots auf der Wafer – was für die Konstanz des Prozesses katastrophal ist.
Wir verwenden diese Methode meist nur bei Maschinen, bei denen die thermische Homogenität das Wichtigste ist. Indem wir die Form der Goldoberfläche anpassen, können wir genau steuern, wie sich die Wärme auf der Wafer verteilt. Dadurch bleibt die Wafer stabil und verformt sich nicht während der hohen Temperaturen.