Tại sao chúng tôi chuyển sang phương pháp khử trùng bằng tia hồng ngoại cho các chip không chứa chì
Ngành bán dẫn đang nỗ lực hướng tới các tiêu chuẩn “không chứa chì” và thân thiện với môi trường. Đó là quyết định đúng đắn, nhưng nó khiến quy trình sản xuất trở nên phức tạp hơn một chút.
Trong thời gian dài, chúng tôi vẫn sử dụng lò sưởi thông thường để làm nóng các chi tiết bán dẫn. Nhưng thành thật mà nói, việc làm nóng cả một khoang khí rất chậm, và đó là sự lãng phí năng lượng. Vì vậy, chúng tôi chuyển sang phương pháp khử trùng bằng tia hồng ngoại. Thay vì làm nóng không khí, tia hồng ngoại truyền năng lượng trực tiếp vào bề mặt wafer. Không cần chất hóa học hay vật liệu tiêu hao nào cả. Chỉ cần nhiệt độ được truyền trực tiếp mà thôi.
Cách thức hoạt động của phương pháp này
Hãy tưởng tượng như ánh nắng mặt trời chiếu vào da bạn vào ngày lạnh. Bạn không cần phải làm ấm cả bầu khí quyển xung quanh mới cảm nhận được hơi nóng; ánh sáng mặt trời sẽ truyền trực tiếp vào da bạn. Tia hồng ngoại cũng hoạt động theo cách tương tự. Nó tập trung năng lượng trực tiếp vào bề mặt wafer, giúp chúng ta tránh lãng phí năng lượng. Hơn nữa, vì không có gì chạm vào wafer, nên chúng ta không cần lo lắng về việc bụi bẩn hay tạp chất gây hại cho wafer. Mọi thứ đều sạch sẽ hơn.
Vấn đề liên quan đến khoảng cách và nhiệt độ
Đây là điểm khó khăn nhất. Khoảng cách giữa đèn hồng ngoại và wafer rất quan trọng. Nếu đặt đèn quá gần wafer, bạn sẽ gặp tình trạng nóng quá mức hoặc thậm chí làm cháy mép wafer. Ngược lại, nếu đặt đèn quá xa, thời gian khử trùng sẽ kéo dài, và hiệu suất sản xuất sẽ giảm. Không ai muốn điều đó cả.
Chúng tôi thường cố gắng tìm ra khoảng cách lý tưởng, sao cho nhiệt độ được truyền một cách đồng đều. Chúng tôi thích sử dụng đèn có công suất cao vì chúng có thể tạo ra nhiệt độ cao một cách nhanh chóng. Nhưng bạn cần phải điều chỉnh chính xác khoảng cách giữa đèn và wafer. Bạn cũng cần nhớ rằng wafer sẽ giãn nở một chút khi bị nóng, vì vậy cần để lại một chút khoảng trống.
Những điều cần lưu ý trong thực tế
Tia hồng ngoại không phải là giải pháp hoàn hảo. Nó cũng có những hạn chế riêng. Vì tia hồng ngoại hoạt động dựa trên nguyên lý truyền năng lượng theo đường thẳng, nên bất kỳ vật thể nào chắn giữa đèn và wafer đều tạo ra “vùng tối”. Điều này khiến một số vùng của wafer không được làm nóng đủ. Để khắc phục điều này, chúng tôi phải điều chỉnh vị trí đèn và thêm các phản xạ để đảm bảo mọi vùng của wafer đều được làm nóng đều.
Và đừng quên về việc làm mát sau khi khử trùng. Vì nhiệt độ tăng lên rất nhanh, nên cần có hệ thống làm mát hiệu quả để giúp wafer giảm nhiệt sau khi rời khỏi khu vực được xử lý. Nếu không làm mát đúng cách, bạn sẽ gặp nhiều vấn đề.