Secagem de wafers MEMS: Por que estamos passando para o uso do infravermelho
Quando se lida com sensores MEMS, as consequências de um erro são graves. É necessário eliminar até a última gota de umidade, mas se for feito de maneira excessivamente agressiva, essas microestruturas delicadas podem se quebrar.
Por muito tempo, utilizamos ar quente para secar os wafers. Mas, honestamente, esse método é lento. Estamos migrando para o aquecimento por infravermelho, pois ninguém quer perder metade do dia esperando que os wafers sequem.
A diferença de velocidade é enorme.
Pense no ar quente: é preciso aquecer o ar, fazê-lo circular pela câmara e esperar que o calor penetre no wafer. É um processo lento. Já o infravermelho é diferente: trata-se de radiação. A energia atinge o wafer quase imediatamente. Não há necessidade de esperar que o ar esfrie – não há atrasos. Em uma fábrica movimentada, isso transforma um ciclo de secagem que antes levava minutos em algo que leva segundos.
Mas não se pode simplesmente usar muita energia.
Se você aumentar demais a intensidade do calor, as bordas do wafer podem deformar ou surgir tensões térmicas que estraguem o produto final. É por isso que precisamos escolher cuidadosamente o comprimento de onda do infravermelho. Usamos infravermelho de onda curta, pois ele penetra mais profundamente e mais rapidamente, o que é exatamente o que se precisa para uma secagem rápida.
O verdadeiro desafio está no controle.
Usamos controladores PID para controlar como o calor é aplicado. Se o calor for aplicado rápido demais, pode acontecer um “estouro” – aquela situação caótica em que a umidade presa dentro do wafer expande-se violentamente, fazendo com que as membranas MEMS se quebrem. É preciso um aumento gradual do calor, e não um aumento brusco.
Mas existe sempre um detalhe importante.
O infravermelho é extremamente rápido, mas funciona apenas em linhas retas. O ar quente envolve tudo ao redor, enquanto o infravermelho só atinge aquilo que está à sua frente. Se o suporte do wafer tiver formato estranho ou reentrâncias, haverá pontos frios. É preciso posicionar as lâmpadas e refletores da maneira correta para garantir que cada milímetro do wafer seja aquecido uniformemente.
Além disso, é preciso controlar bem o resfriamento. Quando se aplica tanta energia rapidamente ao wafer, surge um aumento enorme de temperatura. Se o sistema de resfriamento não funcionar bem, toda a temperatura da câmara será afetada, e será difícil manter o ambiente estável.