في بيئة المعالجة الليثوغرافية، لا يمكن التهاون في عملية تسخين الطبقة الحساسة للضوء. فأي اختلاف في درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية خلال عملية التسخين قد يؤدي إلى تغيير في الأبعاد الحرجة للرقاقة، كما قد يؤثر ذلك على شكل الجوانب. وعندما تواجه الرقاقة اختلافات حرارية، فإن ذلك سيؤدي إلى خسائر في الإنتاج، وحاجة إلى إعادة المعالجة، بل وربما التخلص من الكميات المصنعة بأكملها. لذلك، قمنا بتصميم جهاز التسخين باستخدام ديودات ليزرية للحفاظ على درجة حرارة الرقاقة ضمن نطاق ±0.1 درجة مئوية، لأن هذا هو النطاق الذي يمكن لعملية المعالجة أن تتحمله.
ما الذي يهم في الواقع؟ نستخدم مصادر ليزرية من نوع NIR مع نظام تحكم ذو حلقة مغلقة، بحيث يتم توزيع الحرارة بسرعة وبشكل محلي، دون أن تؤدي إلى تلف الرقاقة. والنتيجة هي توزيع متساوٍ لدرجة الحرارة ضمن نطاق ±0.1 درجة مئوية، بالإضافة إلى استقرار في النتائج من دفعة إلى أخرى ضمن نطاق ±0.05 درجة مئوية. تم تصميم الجهاز ليعمل في غرف نظيفة من الفئة 1 إلى الفئة 100، مع استخدام مواد وأسطح مختارة بعناية للحفاظ على عدم وجود جسيمات أثناء عملية التسخين والتبريد. كما أن توزيع الطاقة يظل مستقرًا على مدار الساعة؛ حيث يمكن للأجهزة أن تعمل لأكثر من 5,000 ساعة دون أن يقل الأداء بأكثر من 5%.
لماذا هذا مهم في عملية معالجة الطبقة الحساسة للضوء؟ دقة درجة الحرارة مهمة جدًا لعمليات إزالة المذيبات والربط بين الجزيئات، وبالتالي تحسين مقاومة الرقاقة لعمليات النحت. باستخدام جهاز التسخين بالديودات الليزرية، يمكن الحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة في كل خطوة من خطوات المعالجة، مما يقلل من التغيرات في الأبعاد الحرجة للرقاقة، ويساعد أيضًا في التحكم في درجة خشونة حواف الرقاقة. كما أن ذلك يساعد في تقليل وقت عملية التسخين، بالإضافة إلى تقليل استهلاك الطاقة، وتقليل أوقات الصيانة. يمكن دمج هذا الجهاز في الأنظمة القائمة، مما يساعد في تحسين التحكم في عملية المعالجة.
ما الذي يجب التخطيط له؟ يتعلق الأمر بضبط مسار الضوء والتأكد من توافق أنظمة الطرد والتبريد. يعمل الجهاز بشكل أفضل عندما تكون ظروف الجانب الخلفي للرقاقة مستقرة؛ فالأغشية أو الرواسب أو أي تغييرات في شكل الرقاقة قد تؤثر على توزيع الحرارة، ويجب أخذ ذلك في الاعتبار أثناء تصميم عملية المعالجة. يجب أيضًا تخطيط لفترة تشغيل قصيرة لقياس درجات الحرارة وضبط نظام التحكم بما يتناسب مع معدل إنتاج الرقاقات.