Hören Sie auf, die Luft zu erhitzen: Eine bessere Methode zur Trocknung von MEMS-Wafern
Wer bereits Erfahrung in der Herstellung von MEMS-Wafern hat, kennt das Problem der Trocknung dieser Wafern. Es handelt sich dabei um ein Gleichgewichtsproblem: Man möchte, dass die Wafern völlig trocken und frei von Rückständen sind – doch man kann sie nicht einfach mit Hitze bestrahlen, denn sonst verformt sich die Waferstruktur.
Die meisten Menschen verwenden dazu einen herkömmlichen Konvektionsofen. Das Problem? Solche Öfen erhitzen alles – die Luft, die Wände, das Gehäuse… Alles außer der Wafer selbst. Das ist eine Verschwendung von Energie – und für diejenigen, die den Ofen warten müssen, ist das ein Albtraum. Es gibt nichts Schlimmeres, als wenn man eine noch heiße Oberfläche berührt, die die Haut verbrennen kann.
Deshalb haben wir auf eine direkte Beheizung mit Kurzwellen-Infrarotlampen umgestellt.
Wie es eigentlich funktioniert
Stellen Sie sich vor: Konvektionsheizung ist wie das Erwärmen eines Raumes mit einem Heizgerät. Infrarotstrahlung hingegen funktioniert eher wie eine Taschenlampe – nur dass sie Wärme abgibt. Die Energie strahlt in gerader Linie vom Glühfaden der Lampe direkt auf die Wafer. Da die Wärme gezielt abgegeben wird, geht keine Energie darauf verschwendet, die Umgebungsluft zu erhitzen. Das Ergebnis: Die Wafer erhält die benötigte Wärme – während die Außenfläche des Werkzeugs weiterhin kühl bleibt.
Die richtigen Parameter einstellen
Wir verwenden in der Regel Hochleistungsquarzhalogenröhren. Wir wählen Quarz, weil es das Kurzwellenstrahlen ungehindert durchlässt, ohne die Energie aufzunehmen. Dadurch entsteht eine hohe Leistungsdichte, die notwendig ist, um die Wafer schnell zu trocknen.
Aber hier kommt das Schwierige: Die Reflektoren. Man muss den Strahlwinkel genau richtig einstellen. Wenn die Ausrichtung nur um wenige Grad falsch ist, wird nicht mehr die Wafer erhitzt – sondern die Wände der Kammer. Dadurch entstehen die „Verbrennungsstellen“, die wir unbedingt vermeiden möchten. Die Ausrichtung ist also entscheidend.
Die Realität bei der Installation
Es ist nicht alles so einfach, wie es scheint. Hochleistungs-Infrarotlampen benötigen viel Strom. Wenn Ihre Stromversorgung nicht für diesen Anstieg der Leistung bereit ist, werden Sie Probleme bekommen.
Außerdem müssen Sie vorsichtig sein, wenn Sie mit diesen Lampen umgehen. Diese Quarzröhren sind zerbrechlich. Ein falscher Griff beim Wechseln der Röhre kann dazu führen, dass die Röhre zerbricht.
Um alles einfacher zu machen, empfehlen wir den Einsatz standardisierter Anschlüsse. So können die Röhren einfach ausgetauscht werden. Achten Sie außerdem auf die Zeit, die benötigt wird, bis die Lampen vollständig warm sind. Wenn Sie die Leistung zu stark erhöhen, um den Prozess zu beschleunigen, werden die Glühfäden schneller zerstört, als eigentlich nötig wäre. Es geht darum, den richtigen平衡 zwischen Geschwindigkeit und Langlebigkeit zu finden.