Wie man die IR-Reflektoren richtig einsetzt, um Wafern zu trocknen
Beim Trocknen von Wafern benötigt man Wärme – und zwar eine präzise Dosierung dieser Wärme. Man kann den Substrat jedoch nicht einfach mit Energie überschütten und darauf hoffen, dass alles gut geht – besonders dann nicht, wenn man versucht, saubere und umweltfreundliche Prozesse anzustreben.
Deshalb verwenden wir Kurzwellenlampen in Kombination mit IR-Reflektoren mit hoher Reflexionsfähigkeit. Das ist etwas ganz anderes als ein Konvektionsofen: Anstatt den gesamten Raum wie einen riesigen Toaster aufzuheizen, trifft die IR-Energie direkt auf die Oberfläche des Wafers.
Warum die Reflektoren wichtig sind
Eine Trockenlampe allein ist ziemlich ineffizient – sie gibt die Energie in alle Richtungen ab, also in 360 Grad. Ohne Reflektor wird also die Hälfte der Energie dazu verwendet, den Rahmen der Maschine aufzuheizen. Das ist sicherlich keine effektive Nutzung der Energie.
Wir entwerfen unsere Reflektoren so, dass sie diese verschwendete Energie auffangen und sie wieder zurück auf das Wafer schleudern. Dadurch erhöht sich die Wärmestromdichte – und die Zeit bis zur erreichten Zieltemperatur verkürzt sich. So wird weniger Energie pro Wafer verbraucht. Ganz einfach.
Materialien und Wärme
Wir verwenden hochreines Aluminium oder mit Gold beschichtete Oberflächen – schließlich sind diese am besten geeignet, Kurzwellen-IR-Strahlung zurückzuspiegeln. Doch die Geometrie muss perfekt sein. Wenn die Kurve auch nur um wenige Millimeter abweicht, entstehen Hotspots. Das ist ein Albtraum – es kommt zur ungleichmäßigen Trocknung der Wafer oder sogar dazu, dass die Wafer verformt werden.
Außerdem muss man auf die Toleranzen achten. Diese Lampen werden extrem heiß. Wenn der Reflektor nicht richtig belüftet wird oder der thermische Ausdehnungskoeffizient nicht berücksichtigt wird, kann der Reflektor verformen. Dann verschiebt sich der Fokuspunkt – und die Effizienz nimmt ab.
Auf ledfreie Lösungen umsteigen – mit seinen Vor- und Nachteilen
Der Umstieg auf IR-Trocknungsverfahren ist eine Erleichterung. Man kann auf lösemittelbasierte Heizmethoden sowie auf schädliche, bleihaltige Materialien verzichten. Es handelt sich dabei um einen sauberen, trockenen Prozess. Man schaltet einfach einen Schalter ein – und schon entsteht sofort Wärme, ohne jegliche Emissionen.
Aber es ist kein Wundermittel. Es gibt einige Nachteile. IR-Strahlung ist zwar präzise, doch sie bietet nicht die gleichmäßige Wärmeverteilung, wie sie bei einem Konvektionsofen möglich ist. Man muss etwas Zeit investieren, um die Entfernung zwischen der Lampe und dem Wafer sowie den Winkel des Reflektors genau einzustellen – damit die Ränder des Wafer nicht verbrennen.
Ein Hinweis: Wenn man die Leistung zu hoch einstellt, ohne die Brennweite anzupassen, führt das zu lokaler Überhitzung. Es erfordert etwas Fingerspitzengefühl, um alles perfekt zu gestalten.