Warum wir auf die Infrarot-Härtung in den Wafernfabriken umsteigen
Der Wechsel von der trocknungsbedingten Behandlung mit Lösungsmitteln zur Infrarot-Härtung ist keine bloße Modeerscheinung. Es handelt sich dabei vielmehr um eine einfache physikalische Lösung. Anstelle dazu, einen ganzen Raum zu erhitzen, nur damit ein winziger Wafer getrocknet werden kann, nutzen wir Infrarotsensoren und -emitter, um gezielt die molekularen Schwingungen in der Beschichtung anzusteuern. Dadurch wird Energie direkt dorthin geleitet, wo sie benötigt wird. So können wir auf die unangenehmen chemischen Katalysatoren sowie bleihaltige Stabilisatoren verzichten, die früher in den herkömmlichen Verfahren verwendet wurden.
Energieeinsparung
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Konvektionsofen vor: Er verbraucht enorme Mengen an Energie, um die Luft um das Produkt zu erhitzen – das ist reine Verschwendung. Bei der Infrarot-Härtung hingegen senden wir elektromagnetische Strahlen direkt auf die Oberfläche des Wafers. Man muss nicht stundenlang warten, bis der Ofen die richtige Temperatur erreicht hat. Mit dem Einschalten eines Schalters sind die Emitter bereits nach Sekunden bereit zum Einsatz. Da wir kurzwelliges Infrarot verwenden, dringt die Energie schnell durch die Fotoresist- oder Klebeschicht. Das bedeutet kürzere Bearbeitungszeiten. Weniger Zeit unter der Lampe bedeutet weniger Kilowattstunden auf der Rechnung pro Wafer. Das ist einfach logisch.
Sauberkeit und Verzicht auf Blei
Wenn man nach leitfreien Standards arbeitet, ist das Temperaturfenster sehr eng. Wenn es zu heiß wird, kann die Substratoberfläche beschädigt werden – oder es kommt zu „Outgassing“, also zum Austritt von Chemikalien. Um das zu verhindern, verwenden wir Sensoren, die die Oberfläche des Wafers in Echtzeit überwachen. Wenn die Temperatur abweicht, passt das System sofort die Leistung an, sodass die Temperatur innerhalb eines margen von ±1°C bleibt. Das ist wirklich eine Erleichterung – man braucht keine schwermetallhaltigen Stabilisatoren mehr, um zu vermeiden, dass der Ofen überhitzt. So lässt sich der Prozess sauber durchführen, ohne auf globale Umweltvorschriften Rücksicht nehmen zu müssen.
Die Realität
Die Infrarot-Härtung ist zwar schnell, aber sie ist kein Wundermittel. Es gibt jedoch ein Problem: Aufgrund der intensiven Hitze kann die obere Schicht des Wafers viel schneller gehärtet werden als die untere Schicht. Wenn man nicht genau darauf achtet, wo man die Sensoren platziert oder wie weit die Emitter entfernt sind, entstehen ungleichmäßige Härtungsprozesse. Und wenn die Anlage nicht perfekt eingestellt ist, können Risse im Wafer entstehen. Es bedarf etwas Kalibrierung, um das richtig hinzubekommen – doch sobald das erledigt ist, ist die Erfahrung völlig anders.