Infrarotbeheizung gegenüber konventioneller warmer Luft – eine bessere Methode zum Trocknen von MEMS-Wafern
Wenn Sie schon einmal in einer MEMS-Fabrik gearbeitet haben, kennen Sie sicherlich den Ablauf: Nach dem Feuchteätzen oder Reinigen muss die Feuchtigkeit von den Wafern entfernt werden. Die meisten älteren Anlagen nutzen immer noch konventionelle Warmlufttechnologien. Das funktioniert zwar, ist aber sehr langsam.
In letzter Zeit wechseln immer mehr Ingenieure auf Infrarotbeheizung um. Warum? Weil sie es satt haben zu warten.
Das Problem mit der Verwendung von warmer Luft
Warmere Luft ist ein langsamer Prozess: Zuerst muss die Luft erhitzt werden, anschließend wird dadurch die Kammer erwärmt – und schließlich auch die Wafer. Es gibt viele Zwischenschritte. In großskaligen Anlagen wird dieses Verzögern zu einem großen Engpass.
Mit Infrarotbeheizung wird das Problem gelöst: Anstatt den Raum zu erwärmen, trifft die Strahlungsenergie direkt auf die Oberfläche der Wafer. Dazu verwenden wir Kurzwellen-Infrarotstrahler. Dadurch vibrieren die Wassermoleküle fast sofort und verwandeln sich in Dampf. Man muss nicht warten, bis die Luft die richtige Temperatur erreicht hat. Die Trocknungszeit verkürzt sich dadurch von Minuten auf nur wenige Sekunden. Das ist ein riesiger Unterschied.
Platzsparendes Design
Außerdem spart man durch den Einsatz von Infrarot-Strahlern viel Platz. Man muss keine riesigen Lüftungsanlagen oder überdimensionierte Gebläse mehr verwenden. Man braucht nur eine zuverlässige Stromversorgung sowie einen funktionierenden Steuerkreis.
Wir umhüllen diese Systeme meist mit Quarz, damit alles sauber bleibt. Da die Energieübertragung sehr schnell und gezielt erfolgt, können die Wafer direkt über einen Transportband weitergeführt werden. Es ist nicht mehr nötig, die Wafer in großen Kammern zu lagern und darauf zu warten, bis alle Wafer getrocknet sind.
Der Nachteil: Infrarotbeheizung ist kraftvoll – aber auch gefährlich
Infrarotbeheizung ist zwar schnell, doch sie kann auch aggressiv sein. Wenn die Strahler nicht richtig platziert werden, entstehen heiße Stellen. Das kann dazu führen, dass die dünnen MEMS-Membranen beschädigt werden oder dass unregelmäßige Trocknungsmuster entstehen.
Man muss daher besonders sorgfältig mit den Sensorsignalen umgehen. Wenn der PID-Regler nicht effektiv funktioniert, kann die Zieltemperatur überschritten werden – mit negativen Folgen für die Sensoren.
Im Grunde handelt es sich dabei um einen Austausch der langsamen, sanften Wärme der Luft gegen etwas viel Schnelleres und Gezielteres. Das ist ein großer Vorteil in Bezug auf die Geschwindigkeit – vorausgesetzt, man achtet genau auf die Hitze.