Tại sao chúng ta chuyển từ phương pháp sưởi bằng không khí nóng sang phương pháp sưởi bằng tia hồng ngoại trong quy trình chế tạo bán dẫn?
Nếu bạn đã từng làm việc với phương pháp sưởi bằng không khí nóng, bạn chắc hẳn hiểu rõ cách thức hoạt động của nó. Chúng ta đun nóng không khí, sau đó hy vọng rằng luồng không khí này sẽ làm nóng các bộ phận cần được xử lý. Trong ngành chế tạo bán dẫn, “không khí” chính là yếu tố gây lãng phí thời gian.
Điều này rõ ràng nhất trong quá trình làm khô hoặc xử lý nhiệt các bộ phận bán dẫn. Chúng ta chỉ có thể ngồi đó chờ đợi cho đến khi nhiệt độ tăng lên; trong lúc chờ đợi, hiệu suất sản xuất sẽ bị giảm sút. Điều này thật khó chịu.
Vấn đề nằm ở sự chậm trễ trong việc truyền nhiệt.
Phương pháp sưởi bằng tia hồng ngoại loại bỏ được yếu tố trung gian này. Thay vì chờ cho buồng sưởi nóng lên, tia hồng ngoại truyền năng lượng trực tiếp vào vật liệu cần xử lý thông qua bức xạ điện từ. Quá trình này diễn ra ngay lập tức. Chúng ta không cần phải chờ cho căn phòng nóng lên; thay vào đó, năng lượng được truyền trực tiếp vào vật liệu.
Đây là sự khác biệt lớn về tốc độ.
Tuy nhiên, chúng ta không thể đơn giản chỉ gắn một bóng đèn hồng ngoại lên băng chuyền và coi như xong việc. Vỏ bọc của bóng đèn phải được thiết kế một cách chính xác. Chúng tôi sử dụng thép không gỉ cao cấp vì, thành thật mà nói, bất kỳ vật liệu nào khác cũng sẽ bị biến dạng hoặc oxy hóa dưới áp lực nhiệt cao như vậy.
Vỏ bọc đóng vai trò quan trọng – nó là bộ phận phản xạ ánh sáng và tạo thành “khung” cho toàn bộ hệ thống sưởi. Độ chính xác trong thiết kế vỏ bọc rất quan trọng. Nếu kích thước của vỏ bọc sai lệch vài milimét, thì sẽ xuất hiện những điểm nóng không mong muốn. Chúng tôi rất chú trọng đến các thông số này vì tia hồng ngoại cần phải chiếu trúng vị trí chính xác trên wafer.
Nhưng có một vấn đề nữa: tia hồng ngoại tuy nhanh, nhưng lại đòi hỏi điều kiện chiếu sáng tốt. Không khí nóng thì tốt vì nó có thể chiếu sáng mọi điểm, nhưng tia hồng ngoại thì giống như ánh sáng từ đèn pin – nếu ánh sáng không thể chiếu trúng vật liệu, thì nó sẽ không làm nóng vật liệu đó.
Nếu bạn làm việc với các bộ phận 3D phức tạp, một bóng đèn duy nhất sẽ không đủ. Bạn sẽ gặp phải tình trạng có những điểm lạnh trên bề mặt vật liệu. Để khắc phục điều này, chúng ta có thể sử dụng nhiều bóng đèn hồng ngoại hoặc làm cho vật liệu quay để mọi mặt đều được chiếu sáng đều.
Nhưng lợi ích lớn nhất chính là việc giảm diện tích sử dụng. Chúng ta có thể loại bỏ những lò sưởi cồng kềnh và thay thế chúng bằng các mô-đun sưởi gọn nhẹ. Điều này giúp giảm diện tích sử dụng, rút ngắn thời gian xử lý, và tránh lãng phí điện năng để làm nóng không khí xung quanh các bộ phận cần xử lý.