Wie man die Aushärtung der Wafer richtig gestaltet – ohne Energie zu verschwenden
Wenn man in einer Halbleiterfabrik eine Kohlenstoffneutralität erreichen will, kommt es letztendlich darauf an, wie man mit der Wärme umgeht. Bei der Aushärtung der Wafer – also beim Verdichten von Fotoleitmitteln oder beim Entfernen von Lösungsmitteln – möchte man keine Energie verschwenden.
Das Geheimnis liegt nicht unbedingt in einem größeren Heizer. Vielmehr geht es darum, sicherzustellen, dass die Wärme tatsächlich auf die Waferoberfläche trifft und nicht nur das Gehäuse der Maschine erwärmt. Dafür werden hochreflektierende IR-Reflektoren eingesetzt.
Vermeiden Sie den Verlust der Hälfte Ihrer Energie
Stellen Sie sich eine herkömmliche Lampe vor: Sie gibt Wärme in alle Richtungen ab – insgesamt 360 Grad. In einer Aushärtungsanlage bedeutet das, dass die Hälfte der Energie einfach verschwendet wird.
Wir verwenden Reflektoren, die mit Gold oder Aluminium beschichtet sind, um die Photonen wieder zurück zur Waferoberfläche zu lenken. Dadurch wird mehr Wärme auf die Waferoberfläche geleitet.
Das Beste daran: Man kann die Leistung der Lampe verringern oder die Geschwindigkeit des Förderbands erhöhen. Dadurch wird weniger Energie aus dem Stromnetz verbraucht und weniger Wärme entweicht in den Raum. Das ist ein echter Gewinn.
Die richtigen Materialien wählen
In der Regel verwenden wir hochreines Aluminium oder legierte Materialien mit Goldbeschichtung. Gold gilt als Qualitätsstandard – schließlich kann es extreme Temperaturen aushalten, ohne zu oxidieren. Allerdings kostet das natürlich mehr Geld.
Das Problem ist: Wenn man ein System mit hoher Leistung verwendet, wird der Reflektor stark belastet. Man muss sicherstellen, dass das Gehäuse richtig belüftet wird. Wenn der Reflektor zu heiß wird, beginnt die Beschichtung zu zerfallen. Das führt dazu, dass auf der Waferoberfläche „heiße Stellen“ entstehen – und schon ist eine ganze Charge ruiniert.
Der Kompromiss: Präzision ist alles
Es klingt gut, auf eine „grüne Fabrik“ umzusteigen und die Energieverbrauch pro Wafer zu reduzieren. Doch es gibt einen Haken: Wenn man die Wärme so stark bündelt, muss die Positionierung der Wafer absolut präzise sein. Schon ein paar Millimeter Versatz können dazu führen, dass die Wärmestärke drastisch abnimmt.
Man kann nicht einfach drauflos arbeiten. Man braucht eine präzise mechanische Halterung, damit die Waferoberfläche genau im Fokusbereich bleibt. Zusätzlich sollte ein präziser PID-Controller verwendet werden, damit die Temperatur nicht überschritten wird und die Ränder der Wafer nicht beschädigt werden.