Warum wir Infrarot-Härtung für Biosensoren und Chips verwenden
Bei der Herstellung von Biosensoren ist es schwierig, die organischen Schichten sowie die leitfähigen Polymere an Ort und Stelle zu halten. Um alles zu stabilisieren, ist eine thermische Härtung notwendig – doch die herkömmlichen Methoden sind zeitaufwändig. Deshalb verwenden wir Infrarotlampen. Anstatt einen großen Ofen zu nutzen – was im Grunde nur Geld und Energie verschwendet – strahlen die Infrarotlammen Energie direkt auf den Substrat. Das ist effizient und sinnvoll.
Abkehr von giftigen Stoffen
In der Halbleiterbranche wird endlich ernsthaft an „grünen“ Standards sowie ohne Blei hergestellten Produkten gearbeitet. Früher war die einzige Möglichkeit, die Härtungstemperaturen niedrig zu halten, der Einsatz chemischer Katalysatoren oder Metallbeschleuniger. Das ist allerdings nicht gut für den Planeten – noch weniger für die Menschen im Labor. Die Infrarot-Härtung löst dieses Problem. Wir nutzen Kurzwellen-Infrarotstrahlen, um die Moleküle im Lack zum Schwingen zu bringen. Die Wärme entsteht dabei direkt im Material selbst. Das geht schnell – in Sekunden statt in Stunden. Zudem müssen keine giftigen Zusatzstoffe mehr verwendet werden, und man muss sich keine Sorgen mehr um den Carbonfootprint des Reinraums machen.
Das Gleichgewicht finden
Um die richtige Wärmestärke für Biosensorwafern zu erreichen, verwenden wir keine gewöhnlichen Glühbirnen. Stattdessen nutzen wir spezielle Quarzkammern mit Halogenfüllstoffen. Dadurch kann die Wärme fast sofort erhöht werden. Sobald die Wafer in die Zone gelangen, wird die Wärme freigesetzt – sobald sie wieder herauskommen, wird die Energiezufuhr unterbrochen. Keine Energieverschwendung.
Der schwierige Part
Da das Infrarotlicht so intensiv ist, kann es zu einem Problem kommen: Die Oberfläche härtet zu schnell aus, wodurch Lösungsmittel unter der Oberfläche eingeschlossen werden. Es handelt sich dabei um ein empfindliches Gleichgewicht. Wenn die Lampe zu nahe ist, verbrennt das Substrat. Zu weit entfernt ist die Wirkung wiederum nicht optimal. Man muss also die Leistung sowie den Abstand genau einstellen.
Die Vorteile dieser Methode
Der größte Vorteil ist, dass diese Systeme praktisch als Ersatz für die alten Konvektionsöfen dienen können. Wenn man auf Infrarot-Härtung wechselt, wird der Platzbedarf der Ausrüstung reduziert. Man muss keine riesigen, lärmenden Lüftungsanlagen mehr nutzen. Man muss nur die Geräte anschließen, die Timer einstellen und dann die Physik ihre Arbeit verrichten lassen.