Verzicht auf Heißluft zugunsten von Infrarotheizung bei der Trocknung von MEMS-Wafern
Lange Zeit war die gängige Methode zur Trocknung von MEMS-Sensorwafern einfach das Aufblähen von Heißluft darüber. Das ist eine altmodische Methode – man setzt dabei auf Konvektion, um Wärme über die Oberfläche zu bringen, in der Hoffnung, dass dadurch die Feuchtigkeit verdampft.
Das Problem? Der Prozess ist äußerst langsam. Man muss Minuten lang warten, bis die Luft wirklich in die engen Strukturen der MEMS-Wafern vordringt. Das ist ein echter Engpass, der die Effizienz stark beeinträchtigt.
Deshalb haben wir auf Infrarotheizung umgestellt. Anstatt die Luft zu erhitzen und darauf zu hoffen, dass alles gut geht, sendet die Infrarotheizung Energie direkt auf die Wafer.
Warum es viel schneller geht
Stellen Sie sich das so vor: Die Infrarotstrahlen treffen direkt auf die Wassermoleküle. Die Energie bewirkt, dass das Wasser sofort verdampft. Es entsteht quasi eine sofortige Trocknung.
Man muss nicht mehr auf einen Lüfter oder Ventilator warten, der die Wärme im Raum verteilt. Dadurch wird ein langsamer Prozess in einen schnellen Umwandelt. In einer echten Produktionslinie bedeutet das, dass Wartezeiten von Minuten auf nur wenige Sekunden verkürzt werden. Das ist ein großer Vorteil für die Gesamtproduktionszeit.
Die Herausforderungen
Aber man kann nicht einfach einen Heizer durch eine Lampe ersetzen – das funktioniert nicht. Infrarotstrahlen sind sehr intensiv. Wenn die Lampen nicht richtig positioniert sind oder die Leistung zu hoch eingestellt wird, kann das zu thermischen Schäden an den Wafern führen. Deshalb braucht man einen guten PID-Controller, damit der Prozess kontrolliert abläuft.
Wir verwenden meist Kurzwell-Infrarotstrahler. Diese dringen mit hoher Intensität in die Oberfläche ein, sodass Residuen schnell getrocknet werden können, ohne dass das gesamte Substrat beschädigt wird.
Die technischen Aspekte
Auch der Raumbedarf ändert sich. Infrarotlampen benötigen viel weniger Platz als große Lüfteranlagen und alle dazugehörigen Leitungen.
Aber man muss auf die Leistung achten. Man ersetzt einen Ventilatormotor durch eine Lampe mit hoher Leistung. Stellen Sie sicher, dass Ihre Stromversorgung mit diesem Anstieg der Leistung umgehen kann.
Wenn man die MEMS-Produktion ausweitet, führen diese paar Sekunden Ersparnis pro Wafer am Ende der Schicht zu enormen Zeitersparnissen. Es handelt sich dabei um einen einfachen Denkwechsel: Anstatt Luft zu bewegen, sollte man stattdessen Photonen nutzen.