Lassen Sie uns über die Trocknung und Aushärtung von Wafern mittels Infrarotstrahlung sprechen.
Wenn Sie mit bleifreien Halbleitermaterialien arbeiten, wissen Sie sicherlich, dass das Trocknen und Aushärten eine Herausforderung darstellen kann. Deshalb nutzen die meisten von uns Infrarottechnologie zur Aushärtung.
Stellen Sie es sich so vor: Ein Konvektionsofen ist wie ein Heizgerät – man muss zuerst die gesamte Luft im Raum erhitzen. Infrarotstrahlung hingegen funktioniert eher wie Sonnenlicht: Die Energie gelangt direkt von der Lampe auf die Oberfläche des Wafern. Es werden keine chemischen Lösungsmittel benötigt, und es entstehen auch keine großen Mengen an Gasen. Es handelt sich einfach um direkte Wärmeübertragung.
Wie die Energie tatsächlich übertragen wird
Wir verwenden Kurzwellen- und Mittelwellenemitter – sie treffen genau dort auf die Stellen, an denen der Fotolack oder Klebstoff Wärme aufnimmt.
Das Beste daran: Die Wärme bleibt nicht in der Kammer gefangen. Sie gelangt sofort auf das Substrat und wandelt sich dort in thermische Energie um. Das ist eine viel sauberere Methode zum Arbeiten. Man muss nicht kilowattstarke Heizungen nutzen, nur um eine riesige Stahltrommel zu erwärmen – schließlich reicht es aus, einen 300-mm-Wafer zu erwärmen.
Der Balanceakt: Abstand und Dichte
Hier wird es schwierig. Der Abstand zwischen der Lampe und dem Wafer bestimmt die Leistungsdichte. Wenn der Abstand zu gering ist, können die Ränder des Wafern beschädigt werden – oder es entstehen sogar thermische Spannungen. Wenn der Abstand wiederum zu groß ist, verlängern sich die Bearbeitungszeiten.
Wir investieren viel Zeit in die Einstellung der Brennweiten, damit die Wärme gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche des Wafern verteilt wird. Da bleifreie Lötmaterialien höhere Schmelzpunkte haben als die alten, bleihaltigen Materialien, sind hocheffiziente Lampen notwendig, um die gewünschte Temperatur schnell zu erreichen.
Die Nachteile (denn es gibt immer welche)
Schnelle Aushärtung ist zwar gut – doch sie belastet die Geräte stark. Man kann diese Maschinen nicht einfach anschließen und sie dann ignorieren.
Die für bleifreie Materialien erforderliche Wärmedichte ist sehr hoch. Wenn es keine effektive Kühlsysteme für die Lampen gibt, können die Reflektoren verformt werden und die Verbindungen zwischen den Komponenten können beschädigt werden. Ohne eine ordentliche Kühlung sterben die Lampen viel früher, als eigentlich nötig wäre.
Es handelt sich dabei um einen einfachen Kompromiss: Man verzichtet auf giftige Emissionen und senkt die Energiekosten – im Gegenzug muss man aber auf die Kühlung achten. Das ist eine viel bessere Methode als die Verwendung alter, unpraktischer Heizelemente.