Warum wir zur Infrarot-Härtung bei bleifreien Halbleitern greifen
Beim Herstellen von MEMS-Sensoren möchte man auf keinen Fall ein kontaminiertes Substrat haben. Der Wafer muss trocken und sauber sein. Deshalb nutzen wir die Infrarot-Härtung. Dabei werden Feuchtigkeit und Lösungsmittel beseitigt – ohne den Einsatz von störenden chemischen Zusatzstoffen oder katalysierenden Stoffen auf Bleibasis. Es handelt sich dabei einfach um direkte Energieeinwirkung, die die Arbeit übernimmt.
Wie die Physik dabei funktioniert
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Konvektionsofen vor: Er erhitzt die Luft, und die Luft wiederum erhitzt die Bauteile. Das ist jedoch langsam. Bei der Infrarot-Härtung ist das anders: Die Lampen wirken direkt auf die Wassermoleküle oder Lösungsmittel auf dem Wafer ein. Wir verwenden dafür kurzwelliges Infrarotlicht. Dadurch wird eine schnelle Verdunstung erreicht. Der Prozess läuft praktisch sofort ab. Das ist sehr vorteilhaft, denn so wird verhindert, dass die Oberfläche zu schnell trocknet und dadurch Lösungsmittel unter der Oberfläche zurückbleiben.
Einhaltung der „grünen“ Standards
Die Branche bewegt sich in Richtung bleifreier und umweltfreundlicherer Produktionsverfahren – und das aus gutem Grund. Bei der herkömmlichen thermischen Härtung werden oft Schwermetallkatalysatoren benötigt, um die Temperatur niedrig genug zu halten. Mit der Infrarot-Härtung können wir das umgehen. Wir nutzen Lichtenergie zur Verdunstung und zum chemischen Verbinden der Materialien. Es entstehen keine schädlichen Substanzen, und die Anlage passt perfekt in eine Reinraumumgebung.
Abwägungen, die man kennen sollte
Hocheffiziente Infrarotheizgeräte sind zwar sehr leistungsstark – doch man muss auf den thermischen Gradienten achten. Wenn der Wafer dünn ist, kann das Silizium durch die hohe Infrarotintensität verformt werden. Wir haben festgestellt, dass die Verwendung einer pulsierenden Stromversorgung die beste Lösung ist. So bleibt die Temperatur des Substrats innerhalb eines engen Bereichs von 5 °C.
Vergessen Sie außerdem nicht die Kühlventilatoren und Abschirmungen. Strahlende Wärme kann entweichen. Wenn die Gehäuse nicht gut isoliert sind, steigt die Temperatur im Reinraum an – und die Alarmanlagen gehen los. Stellen Sie sicher, dass die Kühlungsanlage mit der eingeleiteten Energie mithalten kann.