Warum wir bei der Herstellung auf Konvektion zugunsten von Infrarotstrahlung umsteigen
Wenn man die Ausrüstung in einer Reinraumumgebung für moderne Produktionslinien aufrüstet, muss man meist mit zwei Problemen kämpfen: dem Verzicht auf bleihaltige Materialien sowie der Reduzierung des Energieverbrauchs.
Die alten Konvektionsöfen sind das Problem – sie verbringen ihre ganze Zeit damit, die Luft zu erhitzen. Das ist langsam, ineffizient und führt außerdem dazu, dass Energie überall verschwendet wird. Es ist, als würde man versuchen, ein ganzes Haus zu heizen, nur um eine Tasse Kaffee zu erwärmen.
Deshalb wechseln wir nun auf Infrarotbehandlung. Anstatt die Luft zu erhitzen, nutzt die Infrarotbehandlung Strahlung, um direkt auf das Substrat einzuwirken.
Keine Überflüssigkeiten mehr
Bei der Infrarotbehandlung entfallen alle unnötigen Schritte. Man verschwendet keine Kilowattstunden damit, die Wände eines riesigen Behälters zu erhitzen, nur um ein Wafer oder eine Schicht aus Photoresist zu trocknen. Die Emittoren richten sich gezielt auf die spezifischen Absorptionsbänder des Materials aus.
Das ist eine viel effektivere Methode, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Zudem muss man vorsichtig sein, wenn man mit bleifreien Lötstoffen oder Polymeren arbeitet – diese Materialien können sich verformen oder oxidieren, wenn die Temperatur nicht genau richtig ist. Infrarotbehandlung bietet genau diese Präzision. Es handelt sich dabei um eine präzise Heizmethode – nicht um eine allgemeine Erhitzung.
Platzsparend und stressfrei
Einer der Vorteile ist, dass der Platzbedarf reduziert wird. Man kann den großen, sperrigen Trocknungsraum durch einen kompakten Infrarot-Heizer ersetzen. In den meisten Fällen passt dieser Heizer problemlos in die vorhandene Infrastruktur.
Der eigentliche Vorteil liegt jedoch im Schnellstartzeitpunkt: Man muss nicht stundenlang warten, bis der Ofen eine konstante Temperatur erreicht hat. Man schaltet ihn einfach ein – und schon kann man mit der Arbeit beginnen.
Die Herausforderungen
Man kann die Heizquelle nicht einfach austauschen und dann ist alles in Ordnung. Bei Infrarotbehandlung entsteht eine hohe Hitzedichte – dadurch besteht die Gefahr von „Hotspots“ oder sogar dem Verbrennen des Materials, wenn die Emittoren zu nah am Material angeordnet sind – besonders bei dünnen Substraten.
Man muss also die PID-Controller und Sensoren so einstellen, dass sie mit der schnellen Temperaturänderung umgehen können. Außerdem muss man auf das Kühlsystem achten – wenn dieses nicht für die entstehende Hitze ausgelegt ist, werden ständig Warnungen ausgelöst.
Letztendlich bauen wir solche Systeme, um die Sauberkeit zu gewährleisten. Es gibt keine Heizgeräte, die VOCs freisetzen, der Energieverbrauch pro Wafer ist deutlich geringer – und es gibt viel weniger Probleme.