Trocknen von MEMS-Wafern mit Infrarotstrahlung
Beim Trocknen von MEMS-Sensorwafern muss man ein schwieriges Gleichgewicht finden. Die Feuchtigkeit muss entfernt werden – doch es dürfen keine Rückstände zurückbleiben. Zudem darf die Ausrüstung auf keinen Fall beschädigt werden.
Deshalb nutzen wir Infrarotstrahlung zur Trocknung. Anstatt Chemikalien zu verwenden oder die Luft zu erhitzen, trifft die Infrarotstrahlung direkt auf die Wassermoleküle. Das ist eine sauberere Methode – und sie passt perfekt in den Trend hin zu umweltfreundlichen, bleifreien Standards in der Fertigung.
Wie es funktioniert
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Konvektionsofen vor: Man muss den gesamten Ofen erwärmen – was viel Zeit kostet. Mit Infrarotstrahlung können wir hingegen nur die Oberfläche des Wafer bearbeiten. Wir verwenden Kurzwellen- oder Mittelwellenspektren, damit die Energie direkt in die dünnen MEMS-Schichten eindringen kann und Flüssigkeiten fast sofort verdampfen. Das Beste daran: Es ist nicht nötig, eine Stunde zu warten, bis der Ofen vorgeheizt ist. Man kann ihn einfach einschalten und weitermachen.
Die technischen Aspekte
Wir verwenden in der Regel Quarzhalogenlampen. Quarz eignet sich gut, weil er unter starken Temperaturschwankungen nicht beschädigt wird. Der Halogenzyklus verhindert außerdem, dass die Lampen zu schnell ausbrennen.
Man muss jedoch vorsichtig sein: Wenn zu viel Energie auf eine kleine Fläche gerichtet wird, kann das dazu führen, dass die Wafer verbogen werden oder die empfindlichen Sensormembranen beschädigt werden. Deshalb justieren wir unsere PID-Controller so, dass sie innerhalb von Millisekunden reagieren können. So bleibt die Oberflächentemperatur genau dort, wo sie sein soll.
Warum Infrarotstrahlung?
Wenn man heiße Luft verwendet, bläst man im Grunde genommen Schmutzpartikel direkt in die MEMS-Kammern. Das ist problematisch. Infrarotstrahlung hingegen ist kontaktlos – es gibt keinen Luftstrom, keine schwebenden Partikel – nur saubere, trockene Hitze.
Es gibt allerdings einen Haken: Die Infrarotstrahlung kann nur jene Bereiche erwärmen, die sie „sehen“ kann. Wenn der Waferträger eine unregelmäßige Form hat, entstehen kühle Stellen. Um das zu vermeiden, verwenden wir Lampenarrays sowie reflektierende Gehäuse. Dadurch wird sichergestellt, dass die Wärme jeden Millimeter des Wafer erreicht. Dadurch wird Energie verschwendet, und der Trocknungsprozess verkürzt sich auf wenige Sekunden.