¿Por qué el calentamiento por infrarrojos es mejor que el uso de aire caliente en el procesamiento de semiconductores?
Si has trabajado en el procesamiento de semiconductores, seguramente conoces la frustración que supone esperar a que algo se caliente. Durante mucho tiempo, dependimos de la circulación de aire caliente. Pero aquí está el problema: el aire es solo un intermediario. Se calienta el aire, el cual a su vez calienta las paredes del recipiente, y finalmente el wafer. Es un proceso lento y complicado.
Cuando se utiliza el vacío, ese intermediario desaparece. No hay aire que se mueva. Por eso, utilizamos lámparas de infrarrojos para enviar energía directamente al sustrato. Sin esperas, sin demoras.
El “costo de tiempo”
Los sistemas tradicionales de aire caliente tienen mucha inercia térmica. Es como tratar de calentar una piscina con un secador de pelo: se desperdicia mucho tiempo en preparar el entorno adecuado. Este “costo de tiempo” afecta negativamente la productividad durante los procesos de calentamiento y enfriamiento.
Las lámparas de infrarrojos evitan este problema. Los fotones llegan al objetivo de inmediato.
En el procesamiento térmico rápido (RTP), esto se vuelve aún más interesante. Se pueden reducir los tiempos de calentamiento de minutos a segundos. De repente, ya no hay necesidad de esperar a que el sistema de ventilación o el intercambiador de calor funcione. Puedes seguir trabajando.
Los aspectos difíciles
No basta con colocar una bombilla en una cámara de vacío y listo. Hay que tener en cuenta la emisión de gases. Si los sellos de la cámara no son adecuados o los envoltorios de cuarzo no son especializados, los contaminantes podrían llegar al wafer. Eso sería un desastre.
También hay que considerar el equilibrio de potencia. Las lámparas de alta potencia son eficaces, pero si están demasiado cerca del wafer, se generan puntos calientes. Es necesario encontrar un equilibrio entre la distancia focal y la masa térmica del sustrato. Si se aplican demasiadas vatios rápidamente a un wafer delgado, este podría deformarse o sufrir shocks térmicos.
Ventajas
Una de las mejores ventajas es que las lámparas de infrarrojos no necesitan conductos de aire enormes y voluminosos. Ocupan mucho menos espacio. Además, se pueden configurar para controlar la temperatura en diferentes áreas del wafer.
Un consejo: vigila bien tu sistema de enfriamiento. Dado que las paredes de la cámara absorben la energía radiativa, necesitas un sistema adecuado para manejarla. De lo contrario, las bombas de vacío se sobrecalentarán.