Como obter o calor certo em sistemas de infravermelho a vácuo
Ao produzir semicondutores, é necessário gerar uma grande quantidade de calor. Mas não se pode permitir que a superfície do wafer seja contaminada por alguma impureza. Os aquecedores resistentes convencionais não são adequados para esse propósito.
É por isso que usamos lâmpadas de infravermelho compatíveis com o vácuo. Em vez de depender de um meio para transmitir o calor, essas lâmpadas enviam energia diretamente para o alvo, por meio de radiação. É uma maneira mais eficiente de trabalhar. Além disso, isso é muito vantajoso para quem deseja ter uma “fábrica verde”, pois evita o desperdício de energia em coisas que não precisam ser aquecidas.
Como funciona a física por trás disso
Pense nisso: no vácuo, a convecção não existe. Resta apenas a radiação. Usamos infravermelho de onda curta porque ele consegue penetrar nos materiais muito mais rapidamente do que o infravermelho de onda longa. A vantagem é que a energia é direcionada diretamente ao substrato. Não há desperdício de energia para aquecer toda a câmara de vácuo apenas para aquecer um único wafer. Assim, o consumo de energia diminui, e a eficiência aumenta.
Mas é preciso ter cuidado com a densidade de potência. Se você usar lâmpadas de alta potência em um vácuo sem o revestimento de quartzo adequado, os filamentos vão queimar rapidamente. Por isso, usamos quartzo de alta pureza para evitar a liberação de gases. Caso contrário, o selo de vácuo será comprometido, e o silício ficará contaminado. Não é nada bom para o ambiente de trabalho.
Limpeza do local de produção
Se você ainda está usando aquecedores antigos do tipo forno, sabe bem o quanto é demorado esperar que a câmara atinja a temperatura desejada. Mudar para lâmpadas de infravermelho resolve esse problema. A temperatura desejada é alcançada em segundos. É muito rápido.
Isso ajuda o planeta (e sua conta de luz) de duas maneiras. Primeiro, a demanda máxima de energia diminui. Segundo, o sistema de refrigeração não precisa trabalhar tanto para resfriar a sala.
As desvantagens (a parte honesta)
Veja bem, o aquecimento por infravermelho não é uma solução mágica. Devido à alta intensidade da radiação, é fácil surgirem pontos quentes se a geometria da lâmpada não corresponder perfeitamente ao wafer. É preciso um controlador PID eficaz para manter tudo uniforme.
E um conselho: verifique o sistema de água de resfriamento. Se ele não for capaz de lidar com a radiação emitida pela lâmpada, o selo de vácuo será danificado. Cuide bem do espaçamento entre as peças, senão você vai passar os fins de semana substituindo juntas.