Asciugamento dei wafer MEMS tramite radiazioni infrarosse
Quando si vuole asciugare i wafer dei sensori MEMS, è necessario trovare un equilibrio delicato: bisogna eliminare l’umidità, ma senza lasciare alcun residuo, e soprattutto senza danneggiare i componenti del dispositivo.
Ecco perché ricorriamo all’uso delle radiazioni infrarosse. Invece di utilizzare sostanze chimiche o riscaldare l’aria, le radiazioni infrarosse colpiscono direttamente le molecole d’acqua. Si tratta di un metodo più pulito, e si adatta perfettamente alle esigenze legate all’uso di standard ecologici e privi di piombo nei processi di produzione.
Come funziona davvero
Pensate a un forno a convezione tradizionale: bisogna riscaldare l’intera camera, il che richiede molto tempo. Con le radiazioni infrarosse, invece, possiamo concentrare l’energia sulla superficie del wafer. Utilizziamo spettri a onde corte o medie, in modo che l’energia possa penetrare attraverso gli strati sottili dei wafer MEMS e far evaporare i liquidi quasi istantaneamente. Il vantaggio principale è che non è necessario aspettare un’ora affinché il forno si riscaldi completamente: basta accenderlo e procedere subito.
L’aspetto ingegneristico
Di solito utilizziamo elementi a base di quarzo e ioduri. Il quarzo è ottimo perché non subisce danni sotto shock termici elevati, mentre i sistemi a ioduri evitano che le lampade si bruciino troppo rapidamente. Tuttavia, bisogna fare attenzione: se si applica troppa energia su una piccola area, il wafer può deformarsi o i sensori delicati possono essere danneggiati. Per questo motivo regoliamo i nostri controller PID in modo che reagiscano in pochi millisecondi. È necessario mantenere la temperatura della superficie esattamente dove deve essere.
Perché utilizzare le radiazioni infrarosse?
Se si utilizza aria calda, in pratica si spingono i contaminanti all’interno delle cavità dei wafer MEMS. È un problema. Le radiazioni infrarosse, invece, agiscono senza contatto fisico: non c’è flusso d’aria, né particelle in movimento… solo calore puro e pulito.
C’è però un limite: le radiazioni infrarosse riescono a riscaldare soltanto quelle aree che riescono a “vedere”. Se il supporto su cui è posizionato il wafer ha una forma insolita, si creeranno zone fredde. Per risolvere questo problema, utilizziamo array di lampade e strutture riflettenti, in modo che il calore raggiunga ogni singolo millimetro del wafer. In questo modo si riduce lo spreco di energia e il tempo necessario per l’asciugamento a pochi secondi.