Smettete di aspettare che il forno faccia il suo lavoro: un modo migliore per riscaldare le wafer
Siamo onesti: la convezione forzata dell’aria è un metodo obsoleto. In pratica, si tratta di riscaldare un intero volume d’aria, nella speranza che il calore arrivino comunque fino alla wafer.
Il problema? Ci vuole un tempo infinito. Si passa molto più tempo ad aspettare che l’aria raggiunga la temperatura desiderata, piuttosto che effettivamente a lavorare sulla wafer stessa. È davvero un ostacolo enorme.
Come evitare l’attesa
Abbiamo deciso di smettere di utilizzare metodi basati sull’aria e di puntare direttamente alla soluzione ideale. Ecco dove entrano in gioco le lampade a infrarossi prive di ozono.
Invece di riscaldare un intero volume d’aria, le lampade a infrarossi utilizzano radiazioni elettromagnetiche per riscaldare direttamente la superficie della wafer. Non c’è bisogno di una fase di “riscaldamento preliminare”; basta accenderle e subito si ottiene calore immediato.
Quando si smette di cercare di riscaldare un intero volume d’aria e si concentra invece sulla superficie della wafer, i tempi di elaborazione diminuiscono notevolmente. Inoltre, non è più necessario utilizzare quelle stanze isolate gigantesche: non c’è più bisogno di trattenere l’aria calda all’interno di tali ambienti.
Il problema dell’ozono (e la soluzione)
Ecco il punto complicato: le lampade a infrarossi tradizionali producono ozono a causa delle emissioni UV. Se si lavora in una camera pulita, l’ozono rappresenta un vero problema: distrugge le superfici delicate e rovina il materiale utilizzato per la stampa fotolitografica.
Per risolvere questo problema, abbiamo utilizzato composizioni speciali di quarzo e filtri interni in grado di bloccare le radiazioni UV al di sotto dei 200 nm. Si ottiene comunque una forte intensità termica, ma senza gli effetti negativi legati all’ozono. Inoltre, queste lampade sono state progettate per distribuire uniformemente il calore sulla superficie della wafer, evitando così che le parti esterne si deformino.
La realtà
Le lampade a infrarossi non sono magiche: hanno i loro limiti.
Il punto più importante da ricordare è che le lampade a infrarossi agiscono in modo diretto: l’aria calda circonda la wafer, ma le lampade a infrarossi riscaldano soltanto quelle aree che riescono a “vedere”. Se la wafer presenta recessi profondi o una forma 3D complessa, ci saranno zone fredde.
Per superare questo problema, sarà necessario utilizzare più lampade o riflettori per distribuire il calore anche in quelle zone difficili da raggiungere.
Un consiglio importante: visto che l’energia emessa dalle lampade è molto intensa e veloce, bisogna prestare attenzione ai controller PID. Se non si calibra correttamente la temperatura, è possibile superare la temperatura desiderata e danneggiare la wafer prima ancora di rendersene conto.