Reinigung von MEMS-Sensoren mit Infrarotstrahlung
Wer schon einmal mit MEMS-Sensoren gearbeitet hat, kennt das Problem der Trocknung der Wafer. Schon ein kleiner Wassertropfen oder geringfügige ionische Verunreinigungen können dazu führen, dass die ganze Charge als unbrauchbar gilt. Über Jahre hinweg haben wir auf Konvektionsöfen setzt – doch ehrlich gesagt ist es eine enorme Energieverschwendung, einen ganzen Raum zu erhitzen, nur um einen Wafer zu trocknen.
Deshalb haben wir auf Kurzwellen-Infrarotlampen umgestellt. Anstatt die Luft zu erhitzen, werden direkt die Oberflächen der Wafer bestrahlt. Das ist effizienter und besser für den Planeten.
Die Funktionsweise
Der Vorteil von Infrarotstrahlung liegt darin, dass sie durch Strahlung wirkt. Man muss nicht darauf warten, bis der Raum warm wird – die Energie trifft direkt auf das Zielobjekt. Doch man muss die Leistungsdichte genau richtig einstellen. Wenn man Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm verwendet, muss die Lampe perfekt abgestimmt sein. Ist die Leistung zu gering, entstehen unerwünschte Trocknungsstreifen. Ist sie zu hoch, kann das zu Schäden an den MEMS-Strukturen führen. Es handelt sich dabei um ein feines Gleichgewicht.
Die verwendeten Komponenten
Um dies zu ermöglichen, verwenden wir Hochreinquartzkörper. Sie können den Druck durch schnelles Erhitzen und Abkühlen standhalten, ohne zu zerbrechen. Zudem verwenden wir Halogenfilemente – sie halten länger und sorgen für eine konstante Lichtausbeute.
Was die Hardware angeht, nutzen wir R7s- oder SK15-Stecker. Sie passen perfekt, was bedeutet, dass es keine Probleme mit Überspannungen gibt. Zudem ist es einfacher, die Lampen während der Wartung auszutauschen. Im Grunde handelt es sich dabei um eine nahtlose Austauschmöglichkeit.
Die praktischen Nachteile
Der Umstieg auf Infrarotstrahlung ist ein Vorteil für die Ziele einer „grünen Fabrik“ – schließlich wird die Aufwärmzeit sowie der Energieverbrauch pro Wafer stark reduziert. Doch es gibt auch Nachteile: Die ganze Energie erzeugt viel Wärme innerhalb des Gerätes. Wenn die Kühlfans und Wärmetauscher nicht ausreichen, überhitzt das Gerät und die Lampen gehen viel schneller kaputt.
Sobald die Verkabelung und die Kühlung richtig eingestellt sind, funktioniert alles reibungslos. Die Wafer können schneller verarbeitet werden, Energie wird nicht mehr verschwendet, und der Platzbedarf sinkt. Im Grunde handelt es sich dabei um einen Tausch zwischen einer etwas höheren Anfangsleistungsdichte und einer deutlich geringeren Endenergiekosten.