Por que estamos nos afastando do uso de ar quente no processo de fabricação de semicondutores
Se você já passou tempo atualizando os equipamentos utilizados em salas limpas, sabe bem como é complicado controlar a temperatura. É uma etapa do processo que parece nunca acabar.
A maioria das fábricas antigas ainda utiliza sistemas de circulação de ar quente. O problema é que esse método envolve dois passos: primeiro, o ar é aquecido, e depois espera-se que esse calor chegue até o substrato. É um processo lento e ineficiente. Além disso, é frustrante tentar cumprir prazos apertados com esse método.
É por isso que muitos de nós estão mudando para sistemas de aquecimento por radiação infravermelha de onda curta (SWIR). Esse método elimina a necessidade de aquecer o ar.
Pare de aquecer o ar
Pense nisso da seguinte forma: o ar quente depende da convecção, ou seja, espera-se que a atmosfera fique suficientemente quente para que o calor penetre no wafer. Já a radiação infravermelha não se importa com o ar. Ela utiliza radiação eletromagnética para enviar energia diretamente ao material. Assim, você não perde tempo aquecendo todo o ambiente; apenas aquece a área específica onde o processo acontece. O tempo entre a ativação do sistema e a atingida da temperatura desejada praticamente desaparece.
Mais wafers, menos espaço ocupado
Ao utilizar a radiação infravermelha, a área necessária para aquecimento fica muito menor. Como o calor é concentrado, não há necessidade de câmaras grandes e volumosas para manter a temperatura estável. Isso libera bastante espaço nas fábricas.
Mas o verdadeiro benefício é a velocidade. Imagine reduzir um ciclo de aquecimento de 10 minutos para 2 minutos. Assim, é possível produzir muito mais wafers por hora, sem precisar comprar e instalar novas máquinas.
A realidade
Porém, a radiação infravermelha não é uma solução mágica. Ela tem suas limitações. Como o calor é direcional, podem surgir problemas relacionados à distribuição uniforme do calor. Se a peça tiver formato estranho ou reentrâncias, os raios infravermelhos podem não alcançar todos os pontos. Nesses casos, ainda é preciso utilizar algum tipo de convecção para preencher esses espaços vazios.
E um alerta: as lâmpadas de alta potência ficam extremamente quentes em seus terminais. Se você operar elas 24 horas por dia, não poupe nos cabos e ventiladores de refrigeração. Caso contrário, você correrá o risco de danificar os conectores e enfrentar paralisações não planejadas.