Warum wir die großen Öfen durch IR-Trocknungsmethoden ersetzen
Die Halbfertigungsanlagen weichen zunehmend von diesen riesigen Konvektionsöfen ab. Es geht dabei nicht nur darum, welche Chemikalien auf den Wafern verwendet werden – sondern auch darum, wie wir die Wärme einsetzen, ohne dabei enorme Energiemengen verbrauchen zu müssen. Hier kommt die Infrarot-Trocknung ins Spiel.
Beim traditionellen Trocknen muss man die ganze Luft im Raum erhitzen, nur um die jeweilige Komponente zu erwärmen. Das ist Verschwendung. Zudem wird viel Platz für die Belüftung benötigt – und der Prozess ist außerdem sehr langsam.
Mit Infrarotstrahlung hingegen wird die elektromagnetische Strahlung direkt auf das Substrat gerichtet. Die Luft spielt dabei überhaupt keine Rolle. Da die Energie direkt auf die Oberfläche gelangt, wird die gewünschte Temperatur bereits in Sekunden erreicht – nicht in Minuten.
Leadfreie Lötstoffe und Klebstoffe sind etwas anspruchsvoller: Sie benötigen höhere Temperaturen sowie eine präzisere Steuerung der Temperatur. Andernfalls entstehen viele Defekte.
Der Vorteil der Infrarot-Trocknung ist, dass man die Wellenlänge anpassen kann – kurz, mittel oder lang –, damit sie genau den Anforderungen des jeweiligen chemischen Stoffes entspricht. Dadurch wird eine nahezu präzise Kontrolle möglich. Kein Überbacken mehr – und auch keine teuren Abfälle mehr.
Und was die Energiekosten angeht: Das ist der beste Teil. Infrarotlampen erreichen ihre volle Leistung fast sofort. Man muss den Ofen nicht die ganze Nacht über bei 200°C laufen lassen, nur weil man ihn morgens vielleicht braucht. Man schaltet ihn einfach ein, trocknet die Komponenten und schaltet ihn wieder aus. So einfach ist das.
Aber es handelt sich dabei nicht um Magie. Man muss vorsichtig sein – hohe Intensitäten können zu Temperaturspitzen führen. Wenn die Anordnung der Komponenten nicht richtig ist, kann das dazu führen, dass die Wafer verzerrt werden. Man muss also sorgfältig mit den Kühlzonen sowie mit der Geschwindigkeit des Transportbands umgehen, damit alles im Gleichgewicht bleibt.
Trotzdem ist dies der richtige Weg, wenn wir tatsächlich unsere „Netto-Null“-Ziele in den Fertigungsanlagen erreichen wollen. Dadurch werden diese unerwünschten VOC-Lösungsmittel vermieden – und der Kohlenstoffausstoß während des Trocknungsprozesses wird stark reduziert. Es macht einfach Sinn.