Wie man MEMS-Wafer trocknet – ohne Probleme
Beim Trocknen von MEMS-Sensorwafern ist es wichtig, ein feines Gleichgewicht zu finden. Man benötigt genug Wärme, um die Aufgabe zu erledigen – doch diese Wärme muss gleichmäßig verteilt werden. Wenn noch etwas Feuchtigkeit zurückbleibt oder die Wärme ungleichmäßig auf den Wafer wirkt, kann das zu Problemen wie Haftungen oder Rissen in der Sensormembran führen. Das ist ein Albtraum, den niemand haben möchte.
Deshalb konstruieren wir unsere Heizelemente so, dass sie diese hohen Anforderungen erfüllen. Wir konzentrieren uns darauf, die Temperatur schnell anzuheben und sie über die gesamte Oberfläche gleichmäßig zu halten.
Über die Leistung
Um die Wafer ohne Schäden an den empfindlichen MEMS-Strukturen zu trocknen, achten wir genau auf die Leistungsstärke pro Quadratzoll. Eine hohe Leistungsdichte ist gut, denn dadurch wird die Feuchtigkeit schnell entfernt.
Aber Achtung: Die Stromversorgung muss mit der Spannung des Heizelements übereinstimmen. Wenn man versucht, zu viel Strom durch ein Element mit niedriger Spannung zu leiten, um die gewünschte Temperatur zu erreichen, kann das zum Versagen des Heizelements führen. Es brennt dann viel schneller aus, als eigentlich nötig wäre.
Sauberkeit ist wichtig
In einer Halbleiterfabrik ist bereits ein einziger Staubkorn ein Problem. Deshalb verwenden wir hochreinen Quarz oder spezielle Keramikbeschichtungen, damit nichts in die Kammer gelangt. Zudem verschließen wir die Heizelemente, um Oxidation zu verhindern. Dadurch bleibt die Wärmestrahlung konstant – auch nach Tausenden von Zyklen. Da diese Elemente ständig expandieren und zusammenziehen, verwenden wir industrietaugliche Verbindungen. Man möchte schließlich nicht, dass ein Kabel während des Produktionsprozesses locker wird.
Kompromisse
Heizelemente mit hoher Leistung sind zwar leistungsstark, doch sie belasten die Vakuum- und Kühlsysteme stark. Sicherlich beschleunigt eine höhere Temperatur den Prozess – doch dadurch entsteht auch ein zu großer thermischer Stress an den Rändern des Wafers. Man sollte daher die PID-Steuerungen sorgfältig einstellen, damit die Temperatur nicht über die Grenzen steigt.
Ein weiterer Warnhinweis: Wenn die Kühlventilatoren die von diesen Heizelementen erzeugte Wärme nicht bewältigen können, beginnen die Steuerungselektroniken zu versagen. Das ist nervig und schwer zu beheben. Um das zu vermeiden, empfehlen wir in der Regel ein schrittweises Erhöhen der Temperatur. Das dauert etwas länger, ist aber sicherer.