Por que mudamos para aquecimento por infravermelho para os nanotubos de carbono
Se você já trabalhou com processamento de semicondutores, certamente conhece o método de aquecimento por circulação de ar quente. Você liga a máquina, espera… e ainda espera mais um pouco. Na verdade, está aquecendo todo o ambiente só para que o substrato atinja a temperatura desejada. É lento, complicado e, sinceramente, uma perda de tempo.
É por isso que passamos a usar o aquecimento por infravermelho. Em vez de depender do ar para transferir o calor, o infravermelho transmite energia diretamente para o alvo. É como a diferença entre esperar que toda a casa se aqueça com um fogão, ou simplesmente entrar sob a luz do sol.
Acabou a espera
O maior problema com o aquecimento por ar quente é o tempo necessário para que a temperatura atinja o valor desejado. Geralmente, são necessários minutos – às vezes horas – para isso. Com o infravermelho, isso acontece em segundos.
Ao cultivar nanotubos de carbono, o tempo é essencial. Há um intervalo de temperatura muito estreito para se obter resultados de alta qualidade. Ao eliminar a fase de “aquecimento”, deixamos de desperdiçar ciclos inteiros. Paramos de aquecer toda a estrutura da máquina e passamos a aquecer apenas o material que será processado. Isso representa uma grande melhoria no fluxo de trabalho.
Como configuramos o sistema
Dependendo da espessura do substrato, usamos emissores de infravermelho de onda curta ou média. Essas lâmpadas são pequenas, mas têm grande poder de aquecimento.
O melhor de tudo? Podemos conectá-las de modo a permitir controle por zonas. Se você já teve problemas com áreas frias em um wafer, que não conseguem ser aquecidas pelo ventilador, essa é a solução. Basta direcionar o calor para onde é necessário. O material absorve essa energia, começa a vibrar e os nanotubos se formam muito mais rapidamente.
Os desafios
Mas nem tudo são vantagens. O aquecimento por infravermelho também traz seus próprios problemas. Essas lâmpadas ficam extremamente quentes. Se o chassi da máquina não for adequado, isso pode causar danos aos sensores ou à própria estrutura da máquina. Tivemos que adicionar um sistema de resfriamento adequado para evitar que os componentes se danifiquem.
Além disso, não dá para simplesmente conectar o dispositivo e usar as configurações anteriores. Como o calor é transmitido muito rapidamente, a lógica de controle PID tradicional não funciona bem. É preciso um controlador mais rápido para manter a temperatura estável. Caso contrário, a temperatura sempre vai ultrapassar o valor desejado.