خشک کردن ویفرهای سنسورهای MEMS با استفاده از تابش مادون قرمز
هنگام خشک کردن ویفرهای سنسورهای MEMS، باید تعادل دقیقی برقرار کرد؛ یعنی باید رطوبت کاملاً از بین برود، اما نباید هیچ باقیماندهای از رطوبت باقی بماند. همچنین، نباید فشار زیادی به سختافزار وارد شود.
به همین دلیل، از تابش مادون قرمز برای خشک کردن ویفرها استفاده میشود. در این روش، به جای استفاده از مواد شیمیایی یا گرم کردن هوا، تابش مادون قرمز مستقیماً بر روی مولکولهای آب تأثیر میگذارد. این روش، روشی تمیزتر برای خشک کردن ویفرها است؛ همچنین با استانداردهای زیستمحیطی و عاری از سرب نیز سازگار است.
نحوه عملکرد این روش
فکر کنید به یک فر معمولی؛ برای گرم کردن کل فر، زمان زیادی لازم است. اما در روش مادون قرمز، ما فقط سطح ویفر را گرم میکنیم. از طیفهای کوتاه یا متوسط امواج مادون قرمز استفاده میکنیم تا انرژی بتواند از میان لایههای نازک MEMS عبور کرده و مایعات را به سرعت تبخیر کند. بهترین نکته این است که نیازی نیست یک ساعت صبر کنیم تا فر گرم شود؛ کافی است آن را روشن کنیم و کار را شروع کنیم.
جنبههای مهندسی این روش
ما معمولاً از عناصر کوارتز-هالوژن برای این منظور استفاده میکنیم. کوارتز مزیت این است که در برابر شوک حرارتی شدید مقاوم است؛ همچنین، چرخه هالوژن باعث میشود لامپها خیلی سریع خراب نشوند.
اما باید مراقب بود؛ اگر انرژی زیادی روی یک ناحیه کوچک وارد شود، ویفر دچار تغییر شکل خواهد شد یا غشای حساس سنسور آسیب خواهد دید. بنابراین، ما کنترلکنندههای PID را طوری تنظیم میکنیم که پاسخدهی آنها در میزان چند میلیثانیه باشد؛ چرا که باید دمای سطح ویفر دقیقاً در جای مناسب خود باقی بماند.
چرا از تابش مادون قرمز استفاده کنیم؟
اگر از هوای گرم استفاده کنیم، در واقع آلایندهها را داخل حفرههای MEMS هدایت میکنیم؛ این کار مشکلات زیادی ایجاد میکند. اما تابش مادون قرمز بدون تماس است؛ بدون جریان هوا، بدون ذرات در حال حرکت… فقط گرمای تمیز و خشک.
البته یک مشکل وجود دارد: تابش مادون قرمز فقط آن ناحیههایی را گرم میکند که میتواند ببیند. اگر ویفر از شکل عجیبی برخوردار باشد، نواحی خنکی روی ویفر ایجاد خواهد شد.
برای حل این مشکل، از مجموعههایی از لامپها و پوششهای بازتابنده استفاده میکنیم؛ این کار باعث میشود گرما به تمام میلیمترهای ویفر برسد. این روش باعث کاهش هدررفت انرژی و کوتاه شدن زمان خشک کردن ویفر به چند ثانیه میشود.