Por que estamos substituindo o ar quente por radiação infravermelha nas ferramentas de processamento de wafers
Se você deseja acelerar o processo de processamento profundo de semicondutores, precisa identificar onde estão sendo perdidos os tempos de processo. Para muitos de nós, esse gargalo é o processo de aquecimento. A maioria das soluções tradicionais depende do uso de ar quente. É um processo lento: primeiro se aquece o ar, e só depois é que o ar aquece o wafer. É como tentar aquecer um ambiente com um aquecedor – leva muito tempo. O aquecimento por radiação infravermelha elimina esse intermediário. Ela utiliza radiação eletromagnética para aquecer diretamente a superfície do wafer. É rápido. Muito rápido. E isso muda completamente o fluxo de trabalho.
O desafio relacionado ao tempo de resposta
Quando se utiliza convecção forçada, há um grande desafio relacionado à inércia térmica. É preciso esperar que os elementos de aquecimento e todo o volume de ar atinjam a temperatura adequada antes que o wafer comece a sentir o calor. É um processo lento, tanto no aquecimento quanto no resfriamento. As lâmpadas de radiação infravermelha são diferentes. Assim que você liga o dispositivo, o calor já está presente. Assim que você desliga o dispositivo, o fluxo de calor diminui imediatamente. Isso permite que você controle melhor as condições térmicas. Você obtém um aquecimento mais rápido, sem precisar esperar tanto tempo.
Economia de espaço e maior lucro
Como a radiação infravermelha não precisa de câmaras enormes para mover o ar, é possível reduzir a área necessária para o aquecimento. Isso significa que a ferramenta ocupa menos espaço, o que é sempre vantajoso em fábricas lotadas. Mas a verdadeira vantagem está no número de wafers processados por hora. Ao eliminar a necessidade de esperar que o ar se mova, você economiza segundos em cada ciclo. Em ambientes de alto volume, esses segundos somados resultam em um aumento significativo na capacidade de produção.
As desvantagens (pois sempre há desvantagens)
Porém, a radiação infravermelha não é uma solução perfeita. Como o calor é direcionado, existe o risco de pontos quentes e frios na superfície do wafer. Não basta simplesmente colocar uma lâmpada e esperar que a temperatura fique uniforme. É necessário usar um sistema de múltiplas zonas para equilibrar as temperaturas, além de sensores de precisão. Além disso, se o sistema de resfriamento não for projetado para lidar com esses picos de calor rápidos, haverá problemas graves. Descobrimos que a melhor maneira de lidar com isso é combinar os arrays de radiação infravermelha com pirômetros de alta velocidade. É a única forma de manter a temperatura dentro de um intervalo estreito – falamos de ±1°C.