Warum wir auf Infrarot-Härtung für bleifreie Halbleiter umsteigen
Die Industrie setzt stark auf „grüne“ und bleifreie Standards. Das klingt auf dem Papier großartig – doch in der Praxis wird die Herstellung dadurch schwieriger.
Lange Zeit haben wir Konvektionsöfen verwendet. Das Problem dabei ist, dass man im Grunde nur eine riesige Menge Luft erhitzen muss. Das bedeutet Energieverschwendung – und außerdem ist das ein Risiko. Die bewegte Luft kann Partikel aufwirbeln, die anschließend direkt auf den Wafern landen.
Deshalb verwenden wir Infrarotstrahlung zur Härtung. Anstatt die Luft zu erhitzen, nutzen wir elektromagnetische Strahlung, um direkt die Oberfläche der Wafer zu erwärmen. Keine Zwischenmittel – kein heißer Luftstrom. Nur reine Energie, genau dort, wo sie benötigt wird.
Die richtige Entfernung finden
Beim Einsatz von Infrarotstrahlung ist die Entfernung zwischen der Lampe und dem Substrat entscheidend. Das ist der einzige Faktor, mit dem man die Temperatur kontrollieren kann.
Kurzwelliges Infrarot eignet sich hervorragend, da es tief in die Schicht des Fotolacks oder Klebstoffs eindringt – dadurch geschieht die Härtung schnell. Doch man muss vorsichtig sein. Wenn die Lampe zu nah ist, entstehen Hotspots – oder sogar die Ränder der Wafer werden beschädigt. Ist die Lampe wiederum zu weit entfernt, sinkt die Wärmedichte – und die Bearbeitungszeiten werden länger.
Wir investieren viel Zeit in die Kalibrierung – je nach Leistung der Lampe sowie der Temperatur, die die Wafer benötigen. Wir suchen einfach nach dem optimalen Punkt, bei dem die Wärme gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der Wafer verteilt wird.
Weniger Abfall, mehr Geschwindigkeit
Infrarot-Härtung ist ein „trockener“ Prozess. Man muss sich nicht mit schmutzigen, lösemittelhaltigen Heizflüssigkeiten oder dem enormen Stromverbrauch beschäftigen.
Das Beste daran ist die Startzeit: Diese Lampen erreichen ihre Betriebstemperatur bereits in Millisekunden. Man muss nicht stundenlang warten, bis die Maschine warm genug ist, um mit der Bearbeitung zu beginnen.
Der Haken: Die Wärmekontrolle
Es gibt jedoch einen Trade-off: Hochintensive Infrarotlampen geben eine Menge Energie ab. Während die Wafer genau die nötige Wärme erhalten, werden die Lampeneinheiten sowie der Maschinenrahmen stark belastet.
Man kann diese Lampen nicht einfach in irgendein Gehäuse stecken und darauf hoffen, dass alles funktioniert. Wenn das Kühlsystem nicht ausreicht, wird die vom Wafer reflektierte Strahlung die Lampen zerstören.
Alles kommt auf die Kühlung an. Wenn man das richtig macht, halten die Lampen lange. Ignoriert man das Problem, muss man teure Lampen viel zu oft ersetzen.