¿Por qué estamos reemplazando el aire caliente por radiación infrarroja en las herramientas para procesamiento de obleas?
Si queremos acelerar el proceso de procesamiento de semiconductores, debemos identificar dónde se pierde tiempo. Para muchos de nosotros, ese cuello de botella es el proceso de calentamiento.
La mayoría de los sistemas antiguos dependen del uso de aire caliente. Es un proceso lento: primero se calienta el aire, y luego este calienta la oblea. Es como tratar de calentar una habitación con un calefactor; lleva mucho tiempo.
La radiación infrarroja evita este paso intermedio. Utiliza radiación electromagnética para calentar directamente la superficie de la oblea. Es rápido… realmente rápido. Y eso cambia todo en cuanto al flujo de trabajo.
El problema con el tiempo de respuesta
Cuando se utiliza convección forzada, uno debe lidiar con la inercia térmica. Hay que esperar a que los elementos de calentamiento y todo el volumen de aire alcancen la temperatura adecuada antes de que la oblea empiece a sentir el calor. Es un proceso lento, tanto para calentar como para enfriar.
Las lámparas de infrarrojos son diferentes. En cuanto se enciende la lámpara, ya hay calor. En cuanto se apaga, el flujo de calor disminuye. Esto permite establecer perfiles térmicos mucho más precisos. Se logran cambios de temperatura más rápidos, y no es necesario dejar que la oblea permanezca en ese estado durante tanto tiempo.
Ahorro de espacio y ganancias económicas
Dado que la radiación infrarroja no necesita cámaras enormes para mover el aire, se puede reducir el tamaño de la zona de calentamiento. El tamaño de la herramienta disminuye, lo cual es una ventaja en plantas de fabricación donde el espacio es limitado.
Pero la verdadera ventaja es la cantidad de obleas que se pueden procesar por hora. Al no tener que esperar a que el aire se mueva, se ganan segundos en cada ciclo. En entornos de alto volumen, esos segundos sumados representan un gran aumento en la capacidad de producción.
Las desventajas (porque siempre hay alguna)
La radiación infrarroja no es una solución mágica. Dado que el calor es direccional, existe el riesgo de que haya zonas calientes y frías en la oblea. No basta con colocar una lámpara y esperar que la temperatura sea uniforme.
Se necesita un sistema de múltiples zonas para equilibrar las temperaturas, además de sensores muy precisos. Además, si el sistema de refrigeración no está diseñado para manejar esos picos de calor, se podrán producir problemas graves.
Hemos descubierto que la mejor manera de solucionar esto es combinar los arrays de infrarrojos con pirómetros de alta velocidad. Es la única forma de mantener la temperatura dentro de un rango estrecho: ±1°C.