Trocknen von MEMS-Wafern mit Infrarotstrahlen: Der effektive Ansatz
Beim Herstellen von MEMS-Sensoren möchte man auf keinen Fall, dass ein Tropfen Feuchtigkeit oder ein Schmutzfleck durch Lösungsmittel die Mikrostruktur zerstört. Es handelt sich dabei um ein delicates Gleichgewicht – die Wafer müssen trocken sein, aber man kann sie nicht einfach mit Hitze behandeln und darauf hoffen, dass alles gut wird.
Deshalb verwenden wir Kurzwellen-Infrarotheizer. Anstatt mit heißer Luft oder unzuverlässigen chemischen Trocknungsmitteln zu arbeiten, sendet das Infrarotlicht Energie direkt in das Substrat. Das ist effizient und sauber.
Wie es funktioniert
Stellen Sie sich einen Konvektionsofen vor: Er muss zunächst die Luft erhitzen, und anschließend heizt die Luft das Essen. Das ist viel Zeitverschwendung. Bei Infrarotstrahlen ist das anders – die Energie richtet sich gezielt auf die Wassermoleküle auf der Oberfläche der Wafer. Dadurch verdunsten diese schnell. Die Wafer sind somit in Sekundenschnelle trocken.
Der Vorteil liegt außerdem im „Thermalbudget“. Da der Prozess so schnell abläuft, bleibt die Wafer nicht stundenlang in der Hitze. Dadurch muss man sich keine Sorgen um Verformungen der Wafer oder um das Verschieben der Dotierstoffe machen.
Gut für den Planeten – und Ihre Lungen
Die Industrie wechselt endlich von bleihaltigen Lötstoffen sowie schädlichen VOC-Lösungsmitteln weg. Die Infrarotbehandlung passt perfekt in dieses Konzept. Es handelt sich dabei um einen „trockenen“ Prozess – man muss sich nicht um die Beseitigung verschmutzter Gase kümmern, und es gibt keine gefährlichen Heizelemente. Man muss nur das Gerät anschließen, die Wellenlänge einstellen – und schon funktioniert es. Zudem wird keine Energie durch Lecks in den Rohrleitungen verloren.
Nachteile
Es ist allerdings nicht alles perfekt. Hohe Wärmedichte hat auch ihre Nachteile. Wenn man die Temperatur zu stark erhöht, besteht die Gefahr von thermischem Schock. Man muss also vorsichtig mit den PID-Reglern umgehen – sonst könnte die gewünschte Temperatur überschritten werden und die Wafer beschädigt werden.
Da die Infrarotstrahlung sehr intensiv ist, muss man auf eine gute Abschirmung des Geräts achten. Man möchte schließlich nicht, dass die Mitarbeiter der Strahlung ausgesetzt sind.
Wir haben diese Heizer so entworfen, dass sie als einfache Ersatzlösungen für die alten, ungeeigneten Heissysteme dienen können. Dadurch wird der Platzbedarf verringert und die Stromkosten sinken. Es handelt sich dabei um eine Möglichkeit, die Umweltstandards einzuhalten, ohne die Produktionsgeschwindigkeit zu verringern.