Warum man wohl auf die Verwendung von Warmluft zum Trocknen von Wafern verzichten sollte
Wenn Sie in der Herstellung von MEMS-Komponenten arbeiten, kennen Sie sicherlich die Probleme beim Trocknen der Wafer nach einem feuchten Ätzen- oder Reinigungsprozess. Das ist wirklich ein Engpass. Die meisten Betriebe, die ich besuche, verwenden immer noch Warmluft zur Trocknung. Es handelt sich dabei um die „alte, zuverlässige“ Methode – doch ehrlich gesagt: Sie ist sehr langsam.
Luft ist einfach nicht geeignet, Wärme zu übertragen. Man muss viel Zeit damit verbringen, darauf zu warten, bis die Luft die Oberflächenspannung der Flüssigkeit überwindet – erst dann kann der Lösungsmittel verdampfen. Das ist frustrierend.
Der Zeitaufwand
Stellen Sie sich vor, wie ein Konvektionsofen funktioniert: Zuerst muss das gesamte Behältervolumen erhitzt werden, bevor man mit dem Trocknungsprozess beginnen kann. Das ist ein langsamer Prozess.
Bei der Infrarotheizung funktioniert das anders. Anstatt die Luft zu erhitzen, dringen die Infrarotwellen direkt durch die Flüssigkeit und treffen auf die Oberfläche der Wafer. Damit wird der „Mittler“ weggelassen. Ich habe gesehen, dass sich die Trocknungszeiten von mehreren Minuten auf nur wenige Sekunden verkürzen lassen, wenn man auf Kurzwell-Infrarotheizung umstellt. Es liegt nicht daran, dass die Wärme „besser“ ist – sondern vielmehr daran, dass die Energie sofort dorthin gelangt, wohin sie soll. Für Unternehmen, die in großen Stückzahlen produzieren, bedeutet das, dass die Trocknungsstation weniger Platz einnimmt und die Wafer schneller durch den Produktionsprozess kommen.
Die Nachteile
Aber es ist nicht alles perfekt. Infrarotheizungen liefern eine große Menge an Energie in einem kleinen Raum. Im Gegensatz zu einem leisen Lüfter erzeugt eine Infrarotlampe einen starken Temperaturgradienten. Wenn Ihre PID-Controller und Sensoren nicht richtig eingestellt sind, können Probleme entstehen. Die Ränder der Wafer könnten überhitzt werden oder es könnten thermische Schäden entstehen. Zudem muss man sehr genau auf die Entfernung zwischen der Lampe und der Wafer achten. Ein paar Millimeter Unterschied reichen aus, damit es zu „heißen Punkten“ kommt, die die Arbeit ruinieren können.
In die Produktion integrieren
Der Austausch eines Konvektionsofens gegen eine Infrarotheizung ist in der Regel ein einfacher physischer Vorgang. Doch vergessen Sie nicht die Verkabelung. Infrarotlampen verbrauchen viel Strom – besonders zu Beginn des Betriebs. Stellen Sie sicher, dass Ihre Elektrik das maximale Belastungsniveau bewältigen kann, bevor Sie den Schalter umlegen.
Sobald die Stromversorgung geklärt ist, ist das Beste: Es gibt keinen Lärm mehr – keine Lüfter, keine Leitungen, kein Summen. Weniger bewegliche Teile bedeutet weniger Defekte und weniger Vibrationen in der Nähe der empfindlichen Sensoren. Es ist einfach… sauberer.