Auf der Wafltoberfläche lassen die mikrofluidischen Kanäle keinen Spielraum für Veränderungen im Profil des Photoresists zu. Selbst geringfügige Temperaturveränderungen führen dazu, dass die Breite der Linien sich ändert. Bei einer zu hohen Temperatur entstehen Rückstände, die später die Mikrokanäle verstopfen können. Man benötigt daher eine Lampe, die das thermische Verhalten als echten Prozessparameter betrachtet – und nicht nur als Schätzung.
Wir haben diese Mikrofluidik-Verarbeitungslampen um SWIR-Halogenemitter in einer Quarzkapsel konstruiert. Der Vorteil ist eine schnelle Reaktion sowie eine stabile Spektralausgabe – Tag für Tag. Die Homogenität auf Waflenebene bleibt bei ±0,1 °C innerhalb der Verarbeitungszone erhalten. Dadurch kann die Kontrolle der kritischen Dimensionen von Lauf zu Lauf wiederholt werden. Das System ist für den Betrieb in Reinräumen der Klasse 1–100 geeignet – ohne jegliche Partikelbildung. Zudem gibt es eine integrierte Überwachungsfunktion. Die Schließkreiskontrolle erfolgt mithilfe kalibrierter Thermoelemente. Dadurch erhält man eine reproduzierbare Verfahrensbeschreibung für beide Verarbeitungsschritte.
Warum das für die Mikrofluidik wichtig ist: Die Lithografie muss mehrere feuchte und trockene Bearbeitungsschritte überstehen, ohne dass das Muster zerstört wird.
Unsere Lampen liefern genau das Temperaturprofil, das der Photoresist benötigt – von der Entfernung des ersten Lösungsmittels bis zur endgültigen Verklebung. Dadurch wird verhindert, dass der Photoresist unter- oder übergeschmolzen wird. Das Ergebnis sind weniger Nachbearbeitungsschritte, stabile Erträge sowie Planbarkeit der Bearbeitungszeiten. Durch eine schnelle Erwärmung und geringe Standby-Verluste sinkt außerdem der Energieverbrauch pro Wafer.
Ein paar Details, die vor dem Einsatz berücksichtigt werden müssen: Die Installation erfordert, dass die Abmessungen der Lampe zur Heizplatte passen sowie dass die Kompatibilität der Anschlüsse geprüft wird – in der Regel 24 V DC für die Integration in die Maschine. SWIR-Lampen werden an ihrer Oberfläche sehr heiß, daher sind Wärmschutzmaßnahmen sowie Sicherheitsfunktionen unverzichtbar. Die Kalibrierung sollte alle 5.000 Stunden durchgeführt werden. In diesem Zeitraum liegt der Leistungseinbruch unter 5 %. Dennoch müssen die Optiken und Sensoren regelmäßig überprüft werden, damit die Homogenität von ±0,1 °C gewahrt bleibt.