Por que estamos passando de aquecedores a ar quente para aquecedores infravermelhos em sistemas a vácuo?
Se você trabalha com processamento avançado de semicondutores, sabe bem do que se trata. É preciso calor, e esse calor precisa ser fornecido rapidamente. Por muito tempo, contamos com a circulação forçada de ar, mas há um problema grave: não é possível soprar ar quente dentro de um ambiente a vácuo. Não há nada para soprar o ar quente.
Por isso, optamos por aquecedores infravermelhos compatíveis com ambientes a vácuo. Não se trata apenas de uma maneira diferente de aquecer os materiais – trata-se também de economizar tempo.
O tempo está sempre correndo…
O ar quente é lento. É preciso aquecer o ar primeiro, depois as paredes da câmara, e só então o wafer começa a esquentar. Isso significa muito tempo de espera.
Já os aquecedores infravermelhos são diferentes. Eles utilizam fótons, que se movem à velocidade da luz. Assim, o wafer esquenta rapidamente. Já vimos tempos de aquecimento diminuírem de vários minutos para apenas alguns segundos. Quando sua fábrica funciona 24/7, esses segundos economizados somam-se, resultando em uma maior produtividade.
Não é tão simples quanto ligar uma lâmpada…
Não basta pegar qualquer lâmpada infravermelha e colocá-la em uma câmara a vácuo. Isso pode estragar tudo. As lâmpadas convencionais “liberam gases”, o que acaba contaminando o ambiente limpo da câmara.
Para evitar isso, usamos invólucros e selos especiais feitos de quartzo, projetados para funcionar em ambientes a vácuo. Até mesmo os filamentos são diferentes. Como não há oxigênio no ambiente a vácuo, os materiais precisam ser escolhidos com cuidado, para que não queimem prematuramente.
O desafio: controlar as áreas aquecidas…
A parte complicada é o fato de que os aquecedores infravermelhos são direcionais. O ar quente envolve o componente como um cobertor, mas os raios infravermelhos aquecem apenas aquilo que conseguem atingir.
Se o componente tiver formato estranho ou geometria complexa, haverá áreas frias. É preciso planejar bem onde serão colocadas as lâmpadas e qual será o ângulo dos refletores. Caso contrário, algumas partes ficarão muito quentes, enquanto outras permanecerão frias.
Um conselho:
Use esses aquecedores em conjunto com um controlador PID e um pirômetro. É tentador aumentar a potência para economizar mais tempo, mas seja cauteloso. Se você for excessivo, pode danificar o quartzo ou deformar o substrato.
Monitore sempre o sistema de resfriamento. Você quer que o wafer fique quente, mas não quer que o resto do sistema a vácuo também seque. O equilíbrio é fundamental.