Warum wir auf die Infrarotbehandlung für bleifreie Chips umsteigen
Der Trend hin zu „grünen“, bleifreien Halbleiterfabriken ist nicht nur eine Modeerscheinung – es ist vielmehr die Richtung, in die sich die Branche entwickelt. Lange Zeit haben wir uns auf Konvektionsöfen verlassen. Doch ehrlich gesagt: Es ist Verschwendung, eine riesige Menge Luft zu erhitzen, nur um einen Wafer zu trocknen. Der Prozess ist langsam, energieverbrauchend – außerdem werden dabei Staubpartikel in der Luft verteilt.
Deshalb haben wir auf die Infrarotbehandlung umgestellt. Anstatt den Raum zu erwärmen, sendet das Infrarotlicht die Energie direkt auf den Wafer. Keine Zwischenstufe, keine erhitzte Luft – nur direkte Strahlung.
Wie die Physik dabei funktioniert
Stellen Sie es sich so vor: Infrarotlampen sind so eingestellt, dass sie „dieselbe Sprache“ sprechen wie das Fotolack oder das Trockenmittel. Wenn das Licht die Oberfläche des Wafers erreicht, wird es sofort aufgenommen. Es muss nicht gewartet werden, bis der Raum die richtige Temperatur erreicht hat. Man schaltet einfach den Schalter ein – und schon gibt es Wärme. Das ist ein großer Vorteil, denn dadurch können wir auf die alten, schweren, auf Blei basierenden Stabilisatoren verzichten, die bei herkömmlichen Konvektionsöfen notwendig waren, um hohe Temperaturen zu ertragen.
Wir verwenden speziell Kurzwellen-Infrarotlicht. Es dringt tiefer in die Oberfläche ein und trocknet die Schichten dort besonders effektiv. Dadurch muss das Siliziumsubstrat nicht so lange in der Wärme bleiben. So bleibt der „thermische Bedarf“ gering – und die Wafers bleiben unbeschädigt.
Die Nachteile (denn nichts ist perfekt)
Natürlich ist das nicht alles perfekt. Wenn man so viel Energie an einem Punkt konzentriert, müssen die Sensoren besonders präzise arbeiten. Wenn die Infrarotsensoren nicht auf die genaue Wellenlänge der Lampe abgestimmt sind, kann es passieren, dass die Ränder des Wafers beschädigt werden. Der Trick besteht darin, die Leistung der Lampe durch einen präzisen Rückkopplungsmechanismus zu regulieren, sodass die Temperatur immer genau dort bleibt, wo sie sein soll.
Eine sauberere Fabrik
Das Beste daran: Infrarotsysteme machen die Fabrik einfach sauberer. Es gibt keine Verbrennungsrückstände oder chemisch belastete Luftströmungen in dem Reinraum. Für die Ingenieure auf dem Boden ist das ein Traum: Die Maschinen sind kleiner, und es kann viel von dem komplizierten Rohrleitungsnetz weggelassen werden. Dadurch kann die Fabrik ihre Ziele bezüglich der Kohlenstoffneutralität erreichen, ohne die Produktionsgeschwindigkeit zu verringern.