Tại sao chúng ta từ bỏ phương pháp sử dụng không khí nóng để thay bằng phương pháp sử dụng tia hồng ngoại trong quy trình chế tạo chip bán dẫn?
Hãy nghĩ về cách hoạt động của lò nướng kiểu đối lưu. Chúng ta làm nóng không khí trước, sau đó không khí ấy mới làm nóng các tấm wafer. Đây là một quá trình chậm chạp. Trong ngành công nghiệp chế tạo chip bán dẫn, sự chậm trễ này chẳng khác nào lãng phí tiền bạc.
Đó là lý do tại sao chúng ta ngừng sử dụng những chiếc quạt công suất lớn ấy và chuyển sang sử dụng phương pháp sưởi ấm bằng tia hồng ngoại. Thay vì làm nóng toàn bộ căn phòng, chúng ta chỉ cần chiếu năng lượng trực tiếp vào bề mặt wafer.
Thời gian chờ đợi rất ngắn
Phương pháp đối lưu rất chậm. Bạn phải chờ vài phút để buồng xử lý đạt được nhiệt độ mong muốn. Với đèn hồng ngoại, bạn chỉ cần vài giây thôi.
Đó là một quá trình gần như tức thì. Vì không cần phải mất thời gian để làm nóng không khí xung quanh, nên thời gian xử lý giảm đi đáng kể. Bạn có thể xử lý nhiều wafer hơn mỗi giờ, mà không cần xây dựng phòng sạch lớn hơn.
Kiểm soát nhiệt độ một cách chính xác
Không khí nóng thường gây ra những vùng có nhiệt độ cao hoặc thấp khác nhau – nhiệt độ không bao giờ đồng đều được. Nhưng với tia hồng ngoại, chúng ta có thể kiểm soát nhiệt độ một cách chính xác. Bằng cách sử dụng những chiếc đèn có bước sóng phù hợp với loại vật liệu cần xử lý, việc hấp thụ nhiệt sẽ diễn ra một cách đồng đều hơn.
Chúng ta sử dụng dây tóc halogen bên trong các vỏ bằng thạch anh để tạo ra mật độ nhiệt cao. Những chiếc đèn này có thể tạo ra nhiều năng lượng trong một không gian nhỏ. Khi kết hợp chúng với bộ điều khiển có khả năng điều chỉnh nhiệt độ theo thời gian thực, chúng ta có thể kiểm soát nhiệt độ một cách chính xác.
Những hạn chế (vì luôn có những hạn chế)
Tuy nhiên, tia hồng ngoại cũng không phải là giải pháp hoàn hảo cho mọi tình huống. Vì năng lượng được phát ra rất mạnh, nên rất dễ vượt quá nhiệt độ mong muốn nếu hệ thống điều khiển PID không được thiết lập chính xác.
Bạn cũng cần phải chú ý đến việc bảo vệ máy móc. Nếu các bộ phản xạ ánh sáng không được thiết lập đúng cách, máy móc sẽ bị làm nóng thay vì wafer. Ngoài ra, bạn cần có hệ thống làm mát hiệu quả để xử lý nhiệt độ cao gần bộ đèn. Nếu không, các linh kiện trong máy sẽ bị hỏng.
Dù vậy, đối với bất kỳ xưởng sản xuất nào muốn thoát khỏi những chiếc lò nướng kiểu cũ, đây vẫn là giải pháp tốt nhất. Nó giúp loại bỏ rào cản do quá trình làm nóng gây ra.