Warum die IR-Härtung eine gute Lösung für umweltfreundliche Fertigungsprozesse ist
Immer, wenn ich die Energieverbrauchszahlen in einer Halbleiterfabrik überprüfe, taucht meist derselbe Problemfaktor auf: die Konvektionsöfen. Sie sind echte Energieverschwender. Man heizt einen riesigen Metallbehälter sowie die darin befindliche Luft auf – nur um eine winzige Schicht auf einem Wafer zu trocknen. Das ist, als würde man das ganze Haus heizen, nur um eine einzelne Pizzenstück zu erwärmen.
Dabei kommt die IR-Härtung ins Spiel. Anstatt Energie für den Raum zu verschwenden, wird sie direkt auf das Substrat gerichtet.
Es geht um das Licht
Die IR-Härtung nutzt elektromagnetische Strahlung – mit anderen Worten: Die Energie bewegt sich mit der Geschwindigkeit des Lichts. Es muss nicht darauf gewartet werden, dass warme Luft zirkuliert. Die Energie trifft direkt auf das Ziel.
Das Besondere daran ist, dass die Wellenlängen der IR-Strahlung so eingestellt sind, dass sie perfekt zum Photoresist oder zum Lösungsmittel passen. Dadurch gelangt die Energie direkt in die chemischen Bindungen, wo sie wirklich gebraucht wird – anstatt die Wände der Maschine zu erhitzen. Man muss also nicht mehr gegen eine große Menge an Wärme kämpfen.
Saubere Prozesse
Wir sprechen oft über leitfreie Standards – doch es geht dabei nicht nur um den Lötprozess. Es geht auch um die gesamte thermische Anlage.
Herkömmliche Heizelemente verwenden oft Legierungen, die Gase abgeben können oder eine starke Abschirmung benötigen, um Sicherheit zu gewährleisten. IR-Lampen – also Halogen- oder Mittelwellenlampen auf Quarzbasis – bleiben verschlossen. Keine Verbrennung, keine Abgase, keine seltsamen Partikel in dem Reinraum. Alles bleibt sauberer.
Der Nachteil (denn es gibt immer einen)
Es ist zwar nicht alles perfekt. IR-Strahlung kann aggressiv sein. Wenn die Leistungsdichte zu hoch ist oder die Transportbänder nicht richtig funktionieren, können die Ränder der Wafer beschädigt werden oder es entstehen thermische Belastungen. Das passiert schnell. Man braucht PID-Controller und Sensoren, die in Millisekunden reagieren können – sonst hat man Probleme.
Der Vorteil bezüglich des Energieverbrauchs
Der eigentliche Vorteil liegt in der effizienteren Nutzung von Energie. Bei der IR-Härtung verschwindet die „Aufwärmzeit“ praktisch. Sobald der Schalter umgelegt wird, leuchten die Lampen und die Maschine arbeitet sofort mit voller Leistung. Man muss kein 500 kg schweres Stahlteil zwei Stunden lang langsam erhitzen.
Es handelt sich dabei einfach um eine effizientere und direktere Methode, die Arbeit zu erledigen.