IR-Heizung versus Heißluft – Welche Methode eignet sich eigentlich für Biosensoren?
Wenn man Biosensoren für den Halbleiterbereich entwickelt, weiß man, dass das größte Problem meist die Trocknungs- oder Aushärtungsphase ist. Das ist der Engpass – alles wird an dieser Stelle langsamer.
Die meisten herkömmlichen Anlagen nutzen einfach Heißluft zur Erwärmung. Das sehen wir ständig. Doch das Problem ist: Luft ist bei der Übertragung von Wärme äußerst ineffektiv. Man verschwendet damit viel Energie, nur um das Substrat auf die richtige Temperatur zu bringen. Es ist langsam und unpraktisch.
Der einfache Weg: IR-Lampen.
Anstatt mit Luft zu arbeiten, nutzen IR-Lampen Strahlung, die direkt in das Sensorsmaterial eindringt. Dadurch wird die Erwärmung sofort erreicht. Man muss nicht darauf warten, bis eine Luftpumpe die Wärme über die Wafer bringt.
Bei der tiefen Bearbeitung spart man dadurch viel Zeit – die Bearbeitungszeit kann von Minuten auf wenige Sekunden verkürzt werden. Wenn eine schnelle Aushärtung oder Dehydrierung erforderlich ist, eliminieren IR-Lampen die Verzögerungen, die bei herkömmlichen Systemen immer auftreten.
Aber es ist nicht alles perfekt.
Der Umstieg auf IR-Lampen erfordert etwas Finesse. Da es sich um eine „Sichtlinienheizung“ handelt, muss man vorsichtig sein. Wenn die Halterungen Schatten werfen, entstehen Kältestellen. Man kann die Lampen nicht einfach so einsetzen – man muss genau planen, wo sie platziert werden sollen, damit die Energie gleichmäßig verteilt wird.
Außerdem muss man auf die Hitze achten. Ein Heißluftofen ist recht tolerant, doch IR-Lampen mit hoher Leistung können sehr stark wärmen. Wenn die Steuerung nicht perfekt eingestellt ist, kann die Temperatur zu hoch werden – dadurch werden die organischen Schichten des Sensors beschädigt.
Praktische Anwendung in der Praxis.
Wir verwenden IR-Lampen meist als Ersatz für bestimmte Schritte in der Produktionslinie. Wenn man einen großen Konvektionsofen durch eine optimierte IR-Heizanlage ersetzt, wird die Fläche, die die Maschine einnimmt, kleiner. So können pro Stunde mehr Wafer bearbeitet werden. Und das Beste: Der Reinraum wird nicht zu einer Sauna.
Es handelt sich dabei einfach um eine intelligentere Art, die Energie genau dorthin zu leiten, wo sie benötigt wird.