Pourquoi le chauffage par rayons infrarouges est supérieur au chauffage par air chaud dans le traitement des semi-conducteurs
Si vous avez déjà travaillé dans le domaine du traitement des semi-conducteurs, vous connaissez bien l’impatience liée à l’attente. En particulier, l’attente que les éléments se réchauffent.
Pendant longtemps, nous avons compté sur la circulation d’air chaud. Mais voici le problème : l’air n’est qu’un intermédiaire. On chauffe l’air, qui à son tour chauffe les parois, et celles-ci finissent par réchauffer la puce. C’est lent et inefficace.
Lorsqu’on utilise un vide, cet intermédiaire disparaît. Il n’y a plus d’air à faire circuler. Nous utilisons donc des lampes à rayons infrarouges pour transmettre directement l’énergie au substrat. Pas d’attente, pas de détours inutiles.
Le “coût temporel”
Les systèmes traditionnels à air chaud ont une grande inertie thermique. C’est comme essayer de chauffer une piscine avec un sèche-cheveux : on perd beaucoup de temps à préparer l’environnement. Ce “coût temporel” nuit à la productivité pendant les phases de démarrage et d’arrêt.
Les chauffages par rayons infrarouges, eux, évitent ces problèmes. Les photons atteignent directement la cible.
Dans le cadre du traitement thermique rapide (RTP), c’est là que les choses deviennent intéressantes. On parle de réduire les temps de démarrage de minutes à secondes. Vous n’avez plus besoin d’attendre que les systèmes de ventilation ou les échangeurs de chaleur fonctionnent. Vous pouvez enfin travailler efficacement.
Les défis
Il ne suffit pas de mettre simplement une lampe dans une chambre sous vide pour que tout fonctionne correctement. Il faut gérer le problème de l’évacuation des gaz. Si les joints ne sont pas adaptés au vide, ou si les enveloppes en quartz ne sont pas spécifiques, des contaminants peuvent se déposer sur la puce. C’est un véritable cauchemar.
Il y a aussi le problème de l’équilibre énergétique. Les tubes à haute puissance sont efficaces, mais si la lampe est trop proche de la puce, des points chauds peuvent apparaître. C’est un équilibre délicat à trouver entre la distance focale et la masse thermique du substrat. Si trop d’énergie est appliquée rapidement sur une puce fine, celle-ci peut se déformer ou subir un choc thermique.
Les avantages
L’un des avantages majeurs des chauffages par rayons infrarouges, c’est qu’ils n’ont pas besoin de gros conduits d’air. Ils occupent beaucoup moins d’espace. De plus, on peut contrôler précisément la température sur différentes zones de la puce.
Un conseil : veillez bien à votre système de refroidissement. Comme les parois de la chambre absorbent l’énergie émise par les lampes, il est nécessaire d’avoir un système capable de gérer cette charge. Sinon, les pompes à vide vont surchauffer.