Warum wir auf Infrarotlicht für die leitfreien Spülanlagen umsteigen
Die Halbleiterindustrie strebt nachhaltigen und leitfreien Standards an. Das ist besonders in der Trocknungsphase des Spülprozesses deutlich zu erkennen.
Lange Zeit haben wir uns auf Konvektionsöfen verlassen. Doch ehrlich gesagt: Es ist eine Verschwendung von Energie, einen riesigen Raum nur zum Trocknen einiger Wafern zu nutzen. Deshalb haben wir uns für Infrarotlampen entschieden. Anstatt die Luft zu erhitzen, treffen diese Lampen direkt auf die Oberfläche der Wafer. Dadurch entfallen die riesigen Lüftungssysteme, die Platz wegnehmen und den CO2-Fußabdruck der Reinräume erhöhen.
Wie das Trocknen tatsächlich funktioniert
Während des Spülvorgangs entstehen viele Feuchtigkeits- und Chemikalienrückstände. Um damit umzugehen, verwenden wir wasserdichte Infrarotlampen. Mit herkömmlichen Lampen würde die Feuchtigkeit dazu führen, dass es zu Kurzschlüssen kommt oder dass der Glühfaden sofort oxidiert. Das ist eine schnelle Art, die Ausrüstung zu zerstören.
Der eigentliche „Zauber“ liegt in der Strahlungsenergie. Die Photonen dringen direkt durch die Flüssigkeitsschicht auf der Waferoberfläche ein und bringen die Wassermoleküle dazu, schnell zu vibrieren und zu verdampfen.
Und das geht wirklich schnell – viel schneller, als man denkt. Die meisten dieser Systeme erreichen bereits nach Sekunden die richtige Temperatur. Das ist wichtig, denn dadurch entstehen keine lästigen Wasserflecken oder „Trocknungsflecken“, die die Qualität der Chips beeinträchtigen können.
Umgehen mit der feuchten Umgebung
Herkömmliche Quarztuben können der Belastung durch eine feuchte Umgebung nicht standhalten. Wir müssen daher die Elektroden abdichten und spezielle Beschichtungen verwenden, um die Elektronik vor Feuchtigkeit zu schützen.
Wir verwenden Lampen mit hoher Intensität und kurzwelligem Licht. Dadurch bleibt die Wärme genau dort, wo sie hingehört – auf der Oberfläche des Substrats.
Die Kompromisse (denn nichts ist perfekt)
Infrarotlicht ist zwar eine tolle Lösung – doch es hat auch seine eigenen Probleme. Diese Lampen erzeugen intensive, lokalisierte Hitze. Wenn die Geschwindigkeit des Transportbands nicht richtig eingestellt ist oder die Leistung zu hoch ist, kann die Wafer überhitzt werden – oder der Fotoresist wird zerstört. Es handelt sich dabei um ein Gleichgewichtsproblem: Man muss die Geschwindigkeit des Transportbands sowie die Leistung der Lampen perfekt aufeinander abstimmen, um thermische Schäden zu vermeiden.
Außerdem darf man die Wärme nicht vergessen, die von den Wandungen des Raumes reflektiert wird. Man braucht daher ein Kühlungssystem, das diese Reflektionen bewältigen kann – sonst wird die Ausrüstung beschädigt.