Warum wir auf die Infrarot-Härtung für Wafer umsteigen
In letzter Zeit gibt es einen starken Trend hin zur Infrarot-Härtung. Das ist durchaus logisch – warum sollte man sich mit unangenehmen chemischen Lösungsmitteln herumschlagen oder eine enorme Kohlenstoffbilanz hinterlassen, wenn das nicht nötig ist?
Die Funktionsweise von Infrarot ist ziemlich clever: Anstatt einen riesigen Ofen zu nutzen und Energie an die Wände sowie die Luft zu verschwenden, werden elektromagnetische Wellen verwendet, um direkt auf die Oberfläche des Wafer einzwirken. Dadurch wird die Energie effizient genutzt.
Der „grüne“ Aspekt der Trocknung
Wenn man bereits traditionelle Konvektionsmethoden zum Trocknen verwendet hat, kennt man das Problem: Dabei wird heiße Luft überallhin geblasen – das ist eine Verschwendung.
Infrarot hingegen funktioniert anders: Es werden Kurzwellenstrahlen verwendet, die direkt in die Beschichtung oder den Photoresist eindringen. Das Ergebnis? Die Zieltemperatur wird viel schneller erreicht. Zudem muss man nicht auf Verbrennungsprodukte oder katalysatoren auf Basis von Blei zurückgreifen – somit erfüllt diese Methode alle Anforderungen an eine umweltfreundliche Herstellungsweise, die heutzutage gefordert werden.
Die Balance zwischen Entfernung und Hitze
Hier wird es schwierig: Die Entfernung zwischen der Infrarotlampe und dem Wafer ist entscheidend. Ist die Entfernung zu gering, entstehen Hotspots – oder schlimmer noch: Der Wafer verbrennt. Ist die Entfernung zu groß, sinkt die Produktivität und man verliert Geld. Wir investieren viel Zeit in die Kalibrierung, damit genau festgestellt werden kann, wie viele Watt pro Quadratzentimeter benötigt werden.
Außerdem muss man auf die Hitzedichte achten. Die hochleistungsfähigen Quarzlampen erzeugen zwar viel Hitze, doch sie belasten das Kühlsystem stark. Wenn das Kühlsystem der Hitze nicht standhalten kann, können die Elektronikkomponenten beschädigt werden – und das birgt echte Probleme.
Die Realität
Infrarot ist zwar eine gute Lösung, aber es ist kein Wundermittel. Das größte Problem ist die Gleichmäßigkeit der Härtung. Da Infrarotwellen in gerader Linie wandern, führen kleinste Unregelmäßigkeiten dazu, dass die Härtung ungleichmäßig abläuft. Um dieses Problem zu lösen, muss die Positionierung des Wafer perfekt sein.
Ich empfehle immer den Einsatz eines geschlossenen PID-Reglers. Dadurch bleibt die Temperatur konstant und es wird verhindert, dass die Temperatur zu hoch wird, gerade in der letzten Phase der Härtung.