Reduzierung des Kohlenstoffausstosses bei der Trocknung von MEMS-Sensoren mit Infrarotstrahlung
Bei der Herstellung von MEMS-Sensoren ist es wichtig, die Feuchtigkeit von den Wafern zu entfernen. Dabei handelt es sich um einen heiklen Prozess – man muss die Feuchtigkeit beseitigen, darf aber nicht einfach Wärme einsetzen, sonst verformen sich die Wafer.
Deshalb verwenden wir Kurzwellen-Infrarotlampen. Anstatt die Luft sowie alle anderen Gegenstände im Raum zu erhitzen, wirken die Infrarotstrahlen direkt auf die Wassermoleküle. Es handelt sich dabei um eine gezielte Wärmeeinwirkung.
Keine Erwärmung der Luft mehr nötig
Stellen Sie sich einen herkömmlichen Konvektionsofen vor – dieser verbraucht viel Energie. Man muss viel Geld ausgeben, nur damit die Luft im Ofen heiß wird, bevor die Wafer überhaupt etwas spüren. Bei Infrarotlampen ist das anders: Die Wärme wird genau dorthin geleitet, wo sie benötigt wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, lange zu warten, bis die Maschine bereit ist. Diese Lampen erreichen ihre Zieltemperatur innerhalb von Sekunden. Wenn die nächste Charge noch nicht fertig ist, schaltet man sie einfach aus. Keine Verschwendung von Energie.
Die Herausforderungen in Reinräumen
In einem MEMS-Reinraum kann bereits ein winziger Staubpartikel zu großen Problemen führen – er kann ganze Chargen zerstören. Um das zu verhindern, verwenden wir Hochreinquarzkapseln. Sie geben keine Partikel ab und geben auch kein Gas ab. Doch es gibt einen Haken: Um eine hohe Wärmestärke zu erzielen, muss man den Glühfaden stark belasten.Wenn man nicht vorsichtig ist, verbrennt der Glühfaden viel zu schnell. Wir lösen dieses Problem, indem wir die Leistung der Lampen durch eine konstante Kühlung der Lampenenden ausgleichen. Es geht dabei um das richtige Gleichgewicht.
Der Kompromiss zwischen Leistung und Wärme
Hier liegt das Problem: Je schneller die Produktion ablaufen soll, desto mehr Energie wird benötigt. Hochleistungs-Lampen sind zwar gut für die Produktivität, doch sie werden extrem heiß – besonders an den Anschlüssen. Wenn die Kühlung nicht richtig eingestellt ist, können die Leitungen beschädigt werden oder die Sensoren zerstört werden. Es handelt sich dabei um einen ständigen Balanceakt – man muss die Hardware kühl halten, während gleichzeitig die Wafer trocken bleiben.
Der Umstieg auf Infrarotlampen bedeutet also nicht nur eine Beschleunigung des Prozesses – es geht auch darum, die Überflüssigkeiten der Luftkühlungssysteme zu eliminieren. Es handelt sich dabei um eine sauberere Methode, um die Ziele der Kohlenstoffneutralität zu erreichen, ohne dabei die Produktivität zu beeinträchtigen.