Làm nóng bằng tia hồng ngoại trong môi trường chân không so với sử dụng không khí nóng: Tại sao việc chuyển sang phương pháp này lại quan trọng?
Nếu bạn làm việc trong lĩnh vực chế tạo chip bán dẫn, chắc hẳn bạn hiểu rõ những khó khăn khi muốn truyền năng lượng đến các bộ phận cần được xử lý. Trong thời gian dài, chúng ta chỉ có thể dựa vào phương pháp sử dụng không khí nóng để truyền nhiệt. Phương pháp này khá đơn giản: bạn làm nóng khí, và khí đó lại làm nóng wafer. Nhưng có một vấn đề: bạn không thể thổi không khí nóng vào môi trường chân không – vì ở đó chẳng có gì để thổi cả. Đó chính là lý do tại sao chúng ta cần sử dụng các thiết bị làm nóng bằng tia hồng ngoại phù hợp với môi trường chân không. Chúng ta không còn phải dựa vào chất trung gian nào nữa, mà có thể sử dụng chính bức xạ để truyền nhiệt.
Thời gian làm nóng: Phương pháp đối lưu truyền thống thật sự rất chậm. Bạn phải chờ đợi cho đến khi toàn bộ buồng xử lý đạt đến nhiệt độ mong muốn trước khi chiếc wafer có thể ổn định nhiệt độ. Điều này gây lãng phí thời gian rất nhiều mỗi khi bạn muốn tăng hoặc giảm nhiệt độ. Các thiết bị làm nóng bằng tia hồng ngoại giúp giải quyết vấn đề này. Chúng truyền năng lượng trực tiếp đến vật thể cần được xử lý. Sự khác biệt thật sự rất lớn: thời gian làm nóng giảm từ vài phút xuống còn vài giây. Điều này giúp tăng năng suất sản xuất, vì bạn không còn phải lãng phí thời gian chờ đợi nữa. Bạn cũng không còn phải lãng phí năng lượng để làm nóng các bức tường của buồng xử lý nữa; năng lượng được truyền trực tiếp đến vật thể cần được xử lý.
Những thách thức: Tất nhiên, việc chuyển sang môi trường chân không cũng đi kèm với nhiều thách thức. Các loại đèn thông thường có xu hướng “thải khí”, tức là chúng giải phóng chất gây ô nhiễm vào buồng xử lý, làm giảm độ tinh khiết của môi trường xử lý. Để tránh điều này, chúng ta sử dụng các vỏ bọc và gioăng đặc biệt có khả năng chịu được áp suất chân không. Ngoài ra, còn có vấn đề về cường độ nhiệt. Các bộ phận làm nóng bằng tia hồng ngoại có thể tạo ra gradient nhiệt lớn. Nếu chiếc wafer quá mỏng, bề mặt của nó có thể bị nóng quá mức, trong khi phần lõi vẫn còn lạnh. Bạn cần điều chỉnh các bộ điều khiển PID một cách cẩn thận, nếu không chiếc wafer có thể bị hư hỏng.
Tiết kiệm không gian: Một ưu điểm lớn của phương pháp này là bạn có thể loại bỏ những bộ blower cồng kềnh, các ống dẫn khí, và những lớp cách nhiệt nặng nề mà các hệ thống sử dụng không khí nóng cần thiết. Diện tích máy móc sẽ giảm đi. Bạn có thể đặt các thiết bị làm nóng này ngay vào bên trong buồng chân không. Lưu ý rằng bạn cần đảm bảo rằng hệ thống làm mát hoạt động tốt. Nếu bạn không loại bỏ nhiệt dư thừa khỏi các cảm biến, các chỉ số đo lường sẽ bị sai lệch, và bạn sẽ phải dự đoán thay vì đo lường chính xác.