Warum wir auf heiße Luft zugunsten von Infrarotstrahlung im Bereich der Bio-Sensoren verzichten
Wenn Sie schon einmal in einer Halbleiterfertigung gearbeitet haben, wissen Sie, wie das abläuft: Man muss dünnflüssige Schichten trocknen oder Substrate vorbereiten – dabei muss man ständig auf die langsamen Prozesse mit heißer Luft warten.
Das Problem ist: Heiße Luft ist einfach zu langsam. Zuerst muss die Luft selbst erhitzt werden, anschließend erst kann sie den jeweiligen Bereich erwärmen. Das ist ein unnötiger Zwischenschritt, der jede Fertigungsschicht unnötig verlangsamt.
Der schnelle Weg: Infrarotstrahlung
Bei Infrarotlampen wird ganz auf die Verwendung von Luft verzichtet. Anstelle dessen werden elektromagnetische Strahlen verwendet, um das Material direkt zu erwärmen. Bei der Herstellung von Bio-Sensoren zielen wir auf bestimmte Absorptionsspektren ab. Das Infrarot dringt in das Substrat ein und verwandelt sich fast sofort in Wärme.
Im Vergleich dazu benötigen Ofen zur erzwungenen Konvektion viel Platz und brauchen Zeit, um auf Temperatur zu kommen. Mit Infrarotstrahlung kann man die Erwärmungszeit von Minuten auf Sekunden verkürzen. Wenn man versucht, mehr Produkte pro Zeiteinheit herzustellen, ist diese Geschwindigkeit entscheidend.
Umsetzung in der Praxis
Man kann nicht einfach irgendeine Glühbirne verwenden. Um gute Ergebnisse zu erzielen, sind Kurzwellen- oder Mittelwellenemitter erforderlich. Sie sorgen für die nötige Erwärmung ohne dass die unterliegenden Schichten beschädigt werden.
Das Beste daran: Man kann die üblichen Lüftungsöffnungen einfach durch diese Lampen ersetzen. Das ist eine recht einfache Lösung.
Aber man muss auf die Leistungsstärke achten. Wenn man zu hohe Leistungen für eine kleine Fläche verwendet, können die organischen Schichten des Sensors beschädigt werden. Man braucht daher einen schnellen PID-Zyklus sowie Erfassungssensoren, damit die Temperatur konstant bleibt.
Was bedeutet das konkret für die Produktion?
Es geht nicht nur um die Zeit, sondern auch um den Platz. Man kann riesige Öfen durch kompakte Lampensysteme ersetzen. Dadurch wird viel Platz in der Reinraumumgebung frei. Außerdem besteht weniger Risiko einer Kontamination, da keine Luft über das sterile Wafer geblasen wird.
Und die Energiekosten? Sie sinken. Warum die ganze Raumtemperatur erhöhen, wenn man nur den jeweiligen Bereich erwärmen muss?