Hồng ngoại so với không khí nóng: Hãy ngừng lãng phí thời gian trên các tấm wafer của bạn đi!
Hãy suy nghĩ xem không khí nóng hoạt động như thế nào. Bạn làm nóng không khí trước, sau đó không khí mới làm nóng tấm wafer. Đó là một quá trình chậm chạp. Có một khoảng thời gian chờ đợi khá dài. Trong quy trình sản xuất bán dẫn phức tạp, khoảng thời gian chờ đợi này không chỉ gây phiền toái mà còn tạo ra chi phí không cần thiết.
Phương pháp sưởi ấm bằng hồng ngoại thì loại bỏ được bước trung gian này. Thay vì sử dụng không khí để truyền nhiệt, phương pháp này truyền năng lượng trực tiếp lên bề mặt tấm wafer.
Tại sao phương pháp này nhanh hơn?
Không khí là chất dẫn nhiệt kém. Nếu sử dụng phương pháp đối lưu, bạn sẽ phải mất vài phút để làm cho buồng xử lý đạt đến nhiệt độ cần thiết. Nhưng với đèn hồng ngoại, bạn có thể đạt được nhiệt độ mong muốn trong vài giây thôi.
Đây chính là ưu điểm vượt trội của phương pháp xử lý nhiệt nhanh (Rapid Thermal Processing – RTP). Bằng cách điều chỉnh bước sóng – chuyển đổi giữa sóng ngắn và sóng trung bình – bạn có thể kiểm soát được mức độ nhiệt lan tỏa vào bên trong silicon. Điều này hiệu quả hơn nhiều so với việc sử dụng năng lượng để làm nóng toàn bộ bức tường buồng xử lý chỉ để đạt được nhiệt độ 600°C cho một tấm wafer duy nhất.
Khoảng cách “lý tưởng”
Bạn không thể đặt đèn hồng ngoại quá gần tấm wafer. Điều đó sẽ gây ra những vùng nóng cục bộ, thậm chí có thể làm cháy các cạnh của tấm wafer. Nhưng nếu đặt đèn quá xa, dòng nhiệt sẽ yếu đi, và bạn lại phải chờ đợi một thời gian dài nữa.
Vấn đề là tìm ra khoảng cách lý tưởng. Chúng ta tính toán khoảng cách này dựa trên công suất cần thiết cho mỗi cm vuông, để đảm bảo nhiệt được phân bố đều trên toàn bộ bề mặt tấm wafer.
Nhược điểm
Điểm yếu của phương pháp hồng ngoại là dù nó nhanh hơn, nhưng nó không linh hoạt bằng phương pháp sử dụng không khí nóng. Không khí nóng mang lại một “bộ đệm” tự nhiên, trong khi hồng ngoại thì rất mạnh mẽ. Nếu bộ điều khiển PID không được thiết lập đúng cách, hoặc các cảm biến hoạt động kém hiệu quả, bạn có thể vượt qua mức nhiệt độ mong muốn mà không hề nhận ra.
Bạn cần có các hệ thống phản hồi tức thì để tắt đèn ngay khi đạt đến mức nhiệt độ cần thiết. Ngoài ra, bạn cũng cần đảm bảo rằng nguồn điện có thể đáp ứng được dòng điện lớn từ các đèn hồng ngoại mà không bị sụt áp.