Smettete di aspettare che il forno funzioni: perché il riscaldamento a raggi infrarossi è la soluzione migliore per i processi di semiconduttori
Se continuate ad utilizzare l’aria forzata per i processi di lavorazione dei semiconduttori, in pratica state pagando una “tassa temporale” tutti i giorni.
Pensate a come funziona l’aria forzata: si riscalda l’aria, e poi si spera che quest’ultima riscaldi il wafer. È un processo lento e inefficiente. È come cercare di riscaldare una stanza con uno scaldaambiente situato dall’altra parte del corridoio.
Il riscaldamento a raggi infrarossi elimina questo intermediario: utilizza radiazioni elettromagnetiche per trasferire energia direttamente sul substrato. Non c’è bisogno di aspettare che l’aria faccia il suo lavoro.
La differenza di velocità è enorme.
Con l’aria calda, bisogna combattere contro l’inerzia termica. Per cambiare la temperatura di un grande volume d’aria ci vogliono minuti. Ma le lampade a raggi infrarossi riescono a raggiungere lo scopo in pochi secondi.
È qui che il Rapid Thermal Processing (RTP) diventa davvero utile. Se il processo richiede un aumento di temperatura di 100°C al secondo, la convettione non può tenere il passo. È fisicamente impossibile. Il riscaldamento a raggi infrarossi invece lo fa immediatamente.
Ma c’è un problema: quando i tempi sono così rapidi, bisogna essere molto attenti.
Poiché i raggi infrarossi sono molto intensi, è facile superare la temperatura desiderata. Non si può permettere di essere “abbastanza vicini” alla temperatura target. Servono termocupli ad alta velocità – solitamente di tipo K o Platino-Rodio – e devono essere posizionati direttamente sulla superficie del wafer.
I sensori devono essere leggeri: se il sensore è troppo ingombrante, crea ulteriori ritardi. Prima che il controllore si renda conto che la temperatura è aumentata, il wafer è già stato danneggiato.
Tuttavia, non è tutto magia: ci sono degli svantaggi.
I raggi infrarossi sono direzionali. Mentre l’aria forzata uniforma naturalmente la temperatura in tutta la camera, i raggi infrarossi possono creare delle zone troppo calde se l’array di lampade non è perfettamente posizionato. Bisogna quindi prestare molta attenzione alla distribuzione del calore.
Inoltre, ci è il problema del carico termico: le lampade a alto consumo di energia producono una quantità enorme di calore. Se i sistemi di raffreddamento non sono adeguati, i componenti elettronici potrebbero essere danneggiati.
Tuttavia, per chi vuole accelerare i processi di lavorazione dei semiconduttori, questa è senz’altro la soluzione migliore: si trasformano 20 minuti di lavoro in soli 30 secondi.