Warum wir auf die IR-Härtung für bleifreie Chips umsteigen
Die Art und Weise, wie wir Halbleiter herstellen, ändert sich. Wir verzichten endlich auf die alten, auf Lösungsmitteln basierenden Trocknungsverfahren sowie auf materialien, die Blei enthalten. Für uns bedeutet das, dass wir uns voll und ganz auf die IR-Härtung konzentrieren.
Der große Unterschied: Die IR-Strahlung trifft direkt auf die Oberfläche des Wafern. Stellen Sie sich einen Umluftofen vor – man muss die gesamte Luft im Ofen erhitzen, um das gewünschte Ergebnis zu erreichen. Das ist zeitaufwendig und verbraucht viel Energie. IR-Lampen hingegen strahlen die Energie genau dorthin, wo sie benötigt wird. Dadurch ist der Prozess effizienter und schneller.
Die Wissenschaft hinter dem Prinzip (vereinfacht):
Es funktioniert so: Wir passen das Emissionsspektrum der Lampe an das an, was das Wafermaterial tatsächlich aufnimmt. Mit Hilfe von Kurzwellen- oder Mittelwellenemittenten können wir die Wärme in wenigen Sekunden bis in die Schichten des Klebstoffs oder des Photoresists bringen.
Man muss nicht darauf warten, dass ein großer Ofen eine bestimmte Temperatur erreicht. Alles geschieht automatisch.
Der „umweltfreundliche“ Aspekt:
Dabei geht es vor allem darum, VOCs sowie schädliche Lösungsmittel loszuwerden. Die IR-Energie bewirkt die Polymerisation und Verdunstung selbst – wir brauchen keine Metallkatalysatoren mehr. So bleibt alles sauberer.
Die Herausforderungen:
Es ist nicht immer einfach, auf IR-Härtung umzusteigen. Man muss seine Thermomanagement-Systeme neu überdenken. Diese Lampen erzeugen eine große Menge an Wärme in einem kleinen Raum. Wenn die Kühllüfter oder Wasserkühlsysteme nicht richtig eingestellt sind, kann das Probleme verursachen – beispielsweise können die Ränder des Wafern beschädigt werden oder die Lampensockel schmelzen. Es handelt sich dabei um ein delikates Gleichgewicht.
Deshalb empfehlen wir immer den Einsatz präziser PID-Controller. Die Leistung darf nicht plötzlich ansteigen – sonst kann die dünnste Schicht des Wafern beschädigt werden, bevor man es überhaupt bemerkt.
Wie sieht das in der Praxis aus?
Das Beste daran ist, dass diese Systeme meist direkt an die Stelle eingebaut werden können, an der früher die alten thermischen Systeme waren. Dadurch gewinnt man mehr Platz und die Stromkosten sinken. Zudem muss man sich keine Sorgen machen, dass Partikel auf die Oberfläche des Wafern gelangen könnten. Alles bleibt stabil und sauber. Dadurch wird der gesamte Prozess effizienter.