Hãy ngừng chờ đợi chiếc lò nướng của mình đi: Tại sao phương pháp sưởi ấm bằng sóng hồng ngoại lại vượt trội trong quy trình xử lý bán dẫn?
Nếu bạn vẫn sử dụng phương pháp sưởi ấm bằng không khí để xử lý các linh kiện bán dẫn, thì bạn đang phải trả “thuế thời gian” mỗi ngày.
Hãy tưởng tượng cách hoạt động của phương pháp này: Bạn làm nóng không khí, sau đó hy vọng rằng không khí đó sẽ làm nóng wafer. Đây là một quy trình kém hiệu quả; có sự chậm trễ trong việc truyền nhiệt. Giống như việc cố gắng làm ấm một căn phòng bằng máy sưởi ở cuối hành lang vậy.
Phương pháp sưởi ấm bằng sóng hồng ngoại loại bỏ được yếu tố trung gian này. Nó sử dụng bức xạ điện từ để truyền năng lượng trực tiếp vào bề mặt wafer. Không cần phải chờ đợi không khí làm nóng wafer.
Sự khác biệt về tốc độ thật đáng kinh ngạc.
Với phương pháp sưởi ấm bằng không khí, bạn phải đối mặt với hiện tượng trễ nhiệt. Việc thay đổi nhiệt độ của một khối không khí khổng lồ mất rất nhiều thời gian – thường là vài phút. Nhưng với đèn hồng ngoại, việc này chỉ mất vài giây thôi.
Đây chính là lúc phương pháp xử lý nhiệt nhanh (RTP) tỏa sáng. Nếu quy trình yêu cầu việc tăng nhiệt độ 100°C mỗi giây, thì phương pháp sưởi ấm bằng không khí sẽ không thể đáp ứng được. Nhưng đèn hồng ngoại thì có thể làm được điều đó ngay lập tức.
Nhưng có một điểm cần lưu ý: Khi quá trình diễn ra nhanh như vậy, bạn cần phải cẩn thận. Vì sóng hồng ngoại có tính chất mạnh mẽ, nên rất dễ vượt quá nhiệt độ mong muốn. Bạn không thể chấp nhận việc nhiệt độ chỉ “gần đủ”. Bạn cần sử dụng các cảm biến có độ chính xác cao – thường là loại K hoặc Platina-Rhodium – và chúng cần được đặt ngay trên bề mặt wafer.
Các cảm biến cũng cần phải nhỏ gọn. Nếu cảm biến quá to, nó sẽ tạo ra sự chậm trễ trong việc truyền thông tin về nhiệt độ. Khi bộ điều khiển nhận ra rằng nhiệt độ đã tăng quá cao, thì wafer của bạn đã bị hư hại rồi.
Tuy nhiên, đây không phải là phép màu. Vẫn còn những hạn chế.
Sóng hồng ngoại có tính chất hướng tâm. Trong khi không khí có thể làm ấm toàn bộ buồng xử lý, thì sóng hồng ngoại có thể tạo ra những điểm nóng nếu màn hình đèn không được thiết lập chính xác. Bạn cần phải tính toán kỹ lưỡng về việc phân bố nhiệt.
Ngoài ra, còn có vấn đề về tải nhiệt. Các đèn hồng ngoại công suất cao tạo ra lượng năng lượng rất lớn. Nếu hệ thống làm mát không đủ mạnh, các linh kiện điện tử sẽ bị hư hại.
Tuy nhiên, đối với những ai muốn xử lý nhiều wafer hơn trong cùng một khoảng thời gian, đây vẫn là giải pháp tốt nhất. Bạn có thể biến một quy trình mất 20 phút thành quy trình chỉ mất 30 giây thôi.