Perché abbandoniamo i forni a aria calda a favore dell’irraggiamento infrarosso nel processo di produzione dei semiconduttori
Pensate a come funziona un forno a convezione: si riscalda l’aria, e poi è l’aria stessa a riscaldare il wafer. È un processo lento. Nel mondo della produzione dei semiconduttori, questo ritardo rappresenta semplicemente uno spreco di denaro.
Ecco perché abbiamo smesso di utilizzare quei ventilatori ingombranti e abbiamo optato per l’irraggiamento infrarosso. Invece di riscaldare l’intera stanza, possiamo dirigere l’energia direttamente sul substrato su cui lavoriamo.
Il tempo è sempre un fattore cruciale
La convezione è semplicemente troppo lenta: bisogna aspettare minuti affinché la camera raggiunga la temperatura desiderata. Con le lampade a irraggiamento infrarosso, invece, si ottiene il risultato in pochi secondi. È praticamente istantaneo. Poiché non si perde tempo a riscaldare l’aria intorno al componente da trattare, i tempi di lavorazione diminuiscono notevolmente. Si possono elaborare più wafer all’ora, senza dover costruire ambienti di lavoro più grandi.
Raggiungere la temperatura perfetta
L’aria calda presenta dei problemi: ci sono zone calde e zone fredde; la temperatura non è mai uniforme. Con l’irraggiamento infrarosso, invece, possiamo controllare precisamente dove viene applicata l’energia termica. Scegliendo lampade con lunghezze d’onda appropriate per i materiali da trattare, l’assorbimento del calore diventa molto più uniforme. Utilizziamo filamenti allogenici all’interno di involucri di quarzo per ottenere questa densità di calore. Questi dispositivi permettono di concentrare molta energia in uno spazio ridotto; inoltre, combinandoli con controller capaci di regolare rapidamente la temperatura, è possibile controllarla in tempo reale.
Gli svantaggi (perché ce ne sono sempre)
L’irraggiamento infrarosso non è una soluzione magica per tutto. Poiché l’energia emessa è molto intensa, è facile superare la temperatura desiderata se il sistema di controllo non è impostato correttamente. Inoltre, è necessario prestare attenzione alla protezione: se i riflettori non sono configurati correttamente, l’energia verrà dispersa nell’ambiente circostante, invece che sul wafer. Inoltre, è necessario un sistema di raffreddamento efficace per gestire il calore generato vicino alle lampade; altrimenti i componenti potrebbero danneggiarsi.
Tuttavia, per chi vuole abbandonare quei vecchi forni a convezione, questa è senz’altro la soluzione migliore. In questo modo, il processo di riscaldamento non diventa più un ostacolo nella produzione dei semiconduttori.