Warum wir auf Heizelemente aus Kohlenstoff-Nanoröhren umsteigen
Die Halbleiterbranche wird endlich ernst mit dem Ziel, umweltfreundlicher zu werden und Blei zu vermeiden. Doch das Problem ist folgendes: Die meisten alten Trockenöfen funktionieren im Grunde wie riesige Raumheizgeräte. Sie verschwenden viel Energie damit, die Luft im Raum zu erhitzen – lange bevor der zu behandelnde Teil überhaupt etwas spürt.
Daher kommen Heizelemente aus Kohlenstoff-Nanoröhren ins Spiel. Anstatt den gesamten Raum zu erhitzen, nutzen sie Infrarotstrahlung, um direkt auf das Substrat einzuwirken.
Wie es funktioniert
Stellen Sie sich einen dünnen, leitfähigen Film vor, der aus einem Netzwerk von Nanoröhren besteht. Wenn man den Schalter einschaltet, wandeln diese Nanoröhren elektrische Energie in Wärme um. Im Gegensatz zu den alten Metallfilamenten strahlen Kohlenstoff-Nanoröhren ein breites Spektrum an Infrarotstrahlung ab. Das ist wie der Unterschied zwischen einer milden Brise und einer Heizlampe – die Wärme dringt direkt in die Schichten des Photoresists oder Klebstoffs ein.
Es geht dabei sehr schnell. Und da die Energie direkt in das Produkt geleitet wird, muss man nicht extra für die Erwärmung der Umgebungsluft bezahlen.
Einbau in die Produktion
Einer der Vorteile ist das Fehlen eines „thermischen Verzugs“. Man kann diese Heizelemente fast sofort einschalten und ausschalten. Das ist besonders praktisch bei der Arbeit mit dünnen Wafern – man muss sich keine Sorgen um Deformationen oder übermäßige Erwärmung machen, da man mehr Kontrolle hat. Zudem sind diese Heizelemente klein genug, um in enge Produktionslinien zu passen, ohne dass eine komplette Neuanschaffung notwendig wäre.
Ein Tipp: Achten Sie auf Ihre Stromversorgung. Sie benötigen eine geregelte Gleichstromquelle, die sowohl niedrige als auch hohe Ströme bewältigen kann. Wenn die Spannung schwankt, entstehen Hitzepunkte auf der Oberfläche – das führt dazu, dass die Wafer beschädigt werden. Konsistenz ist hier entscheidend.
Die Nachteile
Von Vorteil ist, dass diese Heizelemente sauber sind – kein Blei, keine VOCs, keine schädlichen Heizölarten und keine Quecksilberlampen. Es handelt sich dabei also um eine viel umweltfreundlichere Methode.
Aber seien wir ehrlich: Sie sind nicht billig. Die Herstellung solcher Heizelemente kostet mehr als einfach nur das Wickeln von Nichromdrähten. Außerdem gibt es auch Probleme bezüglich der Temperatur – wenn man die Heizelemente zu lange über ihre Temperatgrenze hinaus betreibt, kann das Netzwerk der Nanoröhren beschädigt werden. Man kann sie also nicht einfach „einschalten und vergessen“. Man muss die Oberflächentemperatur genau überwachen. Das erfordert etwas mehr Wartung – aber für die gewünschte Präzision lohnt es sich in der Regel.