Tại sao chúng ta lại từ bỏ phương pháp sử dụng không khí nóng trong quy trình xử lý bán dẫn?
Hãy tưởng tượng cách hoạt động của không khí nóng: chúng ta làm nóng không khí, sau đó không khí ấy mới làm nóng các chi tiết bán dẫn. Đó là một phương pháp trung gian. Trong quy trình xử lý bán dẫn phức tạp, phương pháp này thực sự rất kém hiệu quả.
Chúng ta thường gặp tình trạng này khi tiến hành quá trình sấy khô. Không khí phải vượt qua lớp ranh giới trên bề mặt vật liệu, và việc này mất rất nhiều thời gian. Quá trình này diễn ra chậm chạp và phiền toái; thật khó chịu khi phải chờ đợi như vậy.
Ngược lại, tia hồng ngoại có thể trực tiếp truyền năng lượng vào vật liệu cần xử lý mà không cần qua bước trung gian nào. Vì tia hồng ngoại mang lại nhiệt lượng lớn và nhanh chóng, nên chúng ta không thể chỉ đơn giản “đặt thiết bị lên và quên đi”. Đó là lý do tại sao cần có bộ điều khiển hồng ngoại kỹ thuật số. Chúng sử dụng cơ chế PID để duy trì nhiệt độ ổn định, tránh tình trạng nhiệt độ vượt mức và làm hỏng sản phẩm.
Lợi ích thực sự là gì? Đó chính là thời gian.
Với phương pháp sử dụng không khí nóng, chúng ta phải chờ đợi rất lâu. Nếu thay đổi thông số xử lý, chúng ta phải chờ cho đến khi toàn bộ buồng xử lý được làm nóng. Điều này gây lãng phí thời gian.
Ngược lại, với tia hồng ngoại, chúng ta có thể đạt được nhiệt độ mong muốn chỉ trong vài giây. Điều này giúp chúng ta xử lý nhiều wafer hơn mà không cần mở rộng diện tích nhà máy. Năng lượng được truyền trực tiếp vào vật liệu cần xử lý, không bị lãng phí vào không khí xung quanh.
Nhưng cần lưu ý rằng chúng ta không thể chỉ đơn giản thay thế bộ sưởi bằng bộ điều khiển hồng ngoại là xong. Tia hồng ngoại tạo ra nhiệt lượng lớn trong một không gian nhỏ. Bề mặt vật liệu sẽ nóng lên ngay lập tức, nhưng phần lõi vẫn còn lạnh. Do đó, chúng ta cần bộ điều khiển có khả năng điều chỉnh nhiệt độ theo từng giai đoạn để giữ cho mọi thứ ổn định.
Một lưu ý nữa: cần chú ý đến hệ thống làm mát. Nếu hệ thống làm mát yếu, việc sử dụng tia hồng ngoại có thể gây áp lực lớn lên các linh kiện nhạy cảm. Tôi luôn khuyên nên sử dụng hệ thống làm mát có khả năng phản ứng nhanh. Điều này giúp duy trì nhiệt độ bề mặt trong khoảng ±1°C, giúp chúng ta yên tâm hơn khi làm việc.
Hiện nay, hầu hết các nhà máy xử lý bán dẫn chất lượng cao đều chuyển sang sử dụng bộ điều khiển hồng ngoại kỹ thuật số. Đó là lựa chọn hợp lý. Không cần phải làm nóng một lượng không khí lớn một cách vô ích nữa. Chỉ cần cài đặt các thông số cần thiết, thời gian xử lý sẽ giảm đáng kể.