Tại sao việc sử dụng phương pháp sưởi bằng tia hồng ngoại lại tốt hơn phương pháp sử dụng không khí nóng? Và khi nào thì phương pháp này lại không hiệu quả?
Hãy nói về vấn đề chậm trễ trong quá trình sưởi ấm. Nếu bạn sử dụng phương pháp sưởi bằng không khí nóng, thực chất bạn đang chờ đợi một thời gian nhất định để không khí được làm nóng, sau đó mới có thể làm nóng wafer. Đó là một quy trình trung gian. Trong quy trình chế tạo linh kiện bán dẫn, sự chậm trễ này rất nguy hiểm; nó làm giảm tốc độ sản xuất và làm chậm mọi thứ.
Đó là lý do tại sao chúng ta chuyển sang sử dụng phương pháp sưởi bằng tia hồng ngoại. Phương pháp này loại bỏ hoàn toàn yếu tố trung gian. Tia hồng ngoại trực tiếp chiếu vào mục tiêu cần sưởi ấm. Không cần chờ đợi, không cần quá nhiều bước trung gian.
Sự khác biệt về tốc độ thật sự rất lớn.
Hãy nghĩ về lò nướng sưởi bằng luồng khí nóng. Lò này có độ trễ nhiệt rất lớn. Khi bạn thay đổi nhiệt độ, bạn phải chờ đợi toàn bộ khí trong lò được làm nóng. Quá trình này rất chậm.
Còn đèn hồng ngoại thì sao? Chúng có thể làm nóng mục tiêu chỉ trong vài miligiây. Chúng ta kết hợp đèn hồng ngoại với các cảm biến nhiệt độ có độ chính xác cao, được đặt ngay bên trong khối sưởi ấm để kiểm soát nhiệt độ một cách chính xác. Nhờ vậy, bạn có thể điều chỉnh nhiệt độ một cách nhanh chóng, mà không gặp phải tình trạng nhiệt độ vượt quá mức mong muốn như khi sử dụng lò nướng thông thường.
Nhưng bạn không thể chỉ cắm đèn vào và hy vọng mọi thứ sẽ diễn ra tốt đẹp.
Bạn cần có một hệ thống phản hồi để kiểm soát nhiệt độ một cách chính xác. Chúng ta sử dụng các cảm biến nhiệt độ có độ trễ nhiệt rất thấp. Tại sao vậy? Bởi vì nếu cảm biến quá lớn, nó sẽ gây ra sự chậm trễ trong việc đo lường nhiệt độ. Bạn có thể gặp phải tình trạng nhiệt độ được đo lường chậm hơn 2–3 giây so với thực tế.
Trong quy trình sản xuất công suất cao, vài giây cũng có thể tạo ra sự khác biệt lớn giữa một wafer hoàn hảo và một wafer bị hư hỏng. Chúng ta đặt các cảm biến càng gần bề mặt wafer càng tốt, để đảm bảo hệ thống kiểm soát nhiệt độ hoạt động hiệu quả.
Nhưng vẫn còn một vấn đề.
Tia hồng ngoại không phải là giải pháp tuyệt vời cho mọi tình huống. Mặc dù nó rất nhanh, nhưng nó cũng có những hạn chế. Nếu cấu hình của đèn hồng ngoại không phù hợp với cấu trúc của wafer, bạn sẽ gặp phải tình trạng “điểm nóng”.
Không khí nóng giống như một tấm chăn ấm – nó phân bổ nhiệt đều khắp mọi nơi. Còn tia hồng ngoại thì lại mang tính chất hướng tâm. Bạn cần mất thời gian để điều chỉnh công suất của đèn và khoảng cách giữa đèn và wafer, để đảm bảo nhiệt độ được phân bố đều. Nếu bạn không chú ý đến việc bảo vệ các linh kiện xung quanh, chúng có thể bị hư hỏng trong lúc wafer vẫn đang cố gắng được làm nóng. Điều này đòi hỏi sự tỉ mỉ, nhưng tốc độ mà bạn nhận được thì xứng đáng với công sức bỏ ra.