Warum wir auf die IR-Härtung für Wafer umsteigen
In letzter Zeit gibt es einen starken Trend hin zur Verwendung von Infrarotstrahlung zur Härtung. Das macht Sinn – schließlich versuchen wir, auf die Verwendung von Lösungsmitteln sowie auf die damit verbundenen hohen Kohlenstoffemissionen zu verzichten. In einer Reinraumumgebung ist das Konzept des „umweltfreundlichen“ oder „bleifreien“ Verfahrens nicht nur ein Marketingargument – es ist vielmehr eine Notwendigkeit. Die IR-Technologie erledigt die Aufgabe, indem sie elektromagnetische Strahlung direkt in das Substrat sendet – ohne Zwischenmittel.
Der Trick hinter der direkten Erwärmung
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Konvektionsofen vor: Er erwärmt zunächst die Luft, und die Luft wiederum erwärmt das Teil. Das ist langsam und ineffizient.
IR-Lampen sind anders. Sie senden Kurzwellenstrahlung aus, die direkt in die Oberfläche des Wafers eindringt. Das nennt man direkte Energieübertragung. Da keine Energie verschwendet wird, um jeden Quadratzentimeter des Raumes zu erhitzen, wird die Wärme fast sofort bereitgestellt. Das ist schnell – wirklich sehr schnell. So kann man die Energiesparziele erreichen, ohne auf Geschwindigkeit zu verzichten.
Das Gleichgewicht zwischen Entfernung und Wärme
Hier wird es kompliziert. Die meisten Ingenieure, die ich kenne, haben Schwierigkeiten mit der richtigen Entfernung zwischen der Lampe und dem Wafer. Wenn die Lampe zu nah platziert wird, entstehen heiße Stellen oder die Ränder des Wafers können beschädigt werden. Wenn die Lampe jedoch zu weit entfernt ist, sinkt die Intensität der Wärmeabgabe. Es handelt sich dabei um ein feines Gleichgewicht – man muss die Leistungsintensität der Lampe mit der thermischen Masse des Wafer abstimmen. Hochintensive Lampen sind zwar ideal für höhere Geschwindigkeiten, doch sie belasten das Kühlsystem stark. Wenn das Kühlsystem mit der entstehenden Wärme nicht fertig wird, gehen die Lampen viel früher kaputt.
Eine sauberere Arbeitsmethode
Der Vorteil der IR-Härtung ist, dass es sich um einen trockenen Prozess handelt. Man kann auf chemische Katalysatoren sowie auf alte, bleibehaltende Stabilisatoren verzichten. Es entstehen keine schädlichen Stoffe, und es muss nichts aufgeräumt werden. Man muss die Lampe einfach anschließen, die Timer einstellen – und schon ist alles unter Kontrolle. Es handelt sich dabei um einen einfachen und sauberen Ersatz für die altmodischen Heizingsysteme.