Hören Sie auf, die Wände der Vakuumkammer zu erhitzen!
Wenn Sie bereits mit der Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren gearbeitet haben, kennen Sie sicherlich die Probleme bezüglich der Wärmeverteilung. Die meisten von uns beginnen mit herkömmlichen Widerstandsheizungen – doch das hat ein großes Problem: Diese heizen einfach alles. Dadurch wird aus der Vakuumkammer im Grunde ein riesiger Ofen. Die Innenseiten der Wände werden so heiß, dass sie einen verbrennen können oder die Elektronik direkt neben der Maschine beschädigen können. Das ist frustrierend – und ehrlich gesagt auch etwas gefährlich.
Die Lösung ist einfacher, als man denkt: Man sollte keine allseitige Heizung verwenden.
Anstelle dessen nutzen wir Richtungsheizungen mittels Infrarotlampen. Stellen Sie sich vor, Sie wechseln von einer Glühbirne, die den ganzen Raum beleuchtet, zu einer Taschenlampe, die nur einen bestimmten Punkt beleuchtet. Durch den Einsatz von Reflektoren und bestimmter geometrischer Konstruktionen können wir die Wärme genau dorthin lenken, wo sie benötigt wird – in die Zone, in der die Kohlenstoffnanoröhren wachsen.
Das Ergebnis? Der Substrat erhält die nötige Wärme, während die Wände der Vakuumkammer kalt bleiben. Man kann sie sogar berühren.
Wie das in der Praxis funktioniert
Wir richten diese Systeme so ein, dass die erforderliche Wärmemenge genau bereitgestellt wird. Wir verwenden Hochleistungsquarzlampen, da diese schnell zur vollen Leistung kommen. Wenn man schnelle Fertigungszyklen hat, kann man es sich nicht leisten, darauf zu warten, bis die Kammer warm wird. Zudem lassen sich diese Lampen direkt in die vorhandenen PLC-Controller anschließen – man muss somit das gesamte Steuerungssystem nicht neu aufbauen.
Aber es gibt einen Haken:
Richtungsheizung führt zu einem sehr starken Temperaturgradienten. Das ist zwar präzise – aber vielleicht etwas zu präzise. Wenn die Lampe nur wenige Millimeter daneben steht oder das Substrat etwas zu groß ist, entsteht eine ungleichmäßige Wärmeverteilung auf dem Wafer. Man muss bei der ersten Einrichtung besonders sorgfältig mit Abstand und Winkel umgehen. Wenn man das einmal richtig macht, ist alles in Ordnung.
Ein sichererer Arbeitsplatz
Durch das Vermeiden dieser „Überhitzung“ der Wände spart man nicht nur Geld an den Stromkosten – sondern verhindert außerdem Verbrennungen. Wenn die Wände nicht mehr überschüssige Strahlung aufnehmen, wird die Wartung viel unkomplizierter. Man kann seine Proben abholen oder die Hardware anzupassen, ohne befürchten zu müssen, sich zu verbrennen. Dadurch wird die gesamte Arbeitsumgebung sicherer und ordentlicher.