Giảm lượng khí thải carbon trong phòng sạch: Tại sao IR là giải pháp tốt nhất?
Hầu hết các lò nung dùng trong ngành chế tạo bán dẫn vẫn dựa vào phương pháp sưởi ấm bằng luồng không khí. Về cơ bản, người ta phải làm nóng một khối không khí lớn để làm ấm các tấm wafer. Phương pháp này rất chậm và lãng phí năng lượng. Thực ra, đây là phương pháp lỗi thời nếu bạn muốn xây dựng một nhà máy “xanh”.
Đó là lý do tại sao ngày càng có nhiều người chuyển sang sử dụng phương pháp sưởi ấm bằng tia hồng ngoại (IR). Bí quyết nằm ở cách truyền năng lượng. Với phương pháp sưởi ấm bằng luồng không khí, bạn phải chờ đợi cho đến khi không khí được làm nóng. Còn với tia hồng ngoại, năng lượng được truyền qua bức xạ điện từ; năng lượng này đi thẳng vào bề mặt vật liệu cần được xử lý. Bạn sẽ không phải lãng phí tiền để làm nóng toàn bộ không gian trong phòng sạch chỉ để xử lý vài tấm wafer.
Chúng tôi sử dụng các thiết bị phát tia hồng ngoại có bước sóng ngắn để làm nóng nhanh chóng. Nhờ đó, toàn bộ quy trình xử lý diễn ra nhanh hơn. Khi máy chỉ hoạt động trong thời gian ngắn để đạt được mục tiêu đã đề ra, lượng khí thải carbon cũng giảm đi tự nhiên.
Nhưng bạn không thể đơn giản là lắp một chiếc đèn vào lò nung được. Phòng sạch đòi hỏi sự kỹ lưỡng cao. Để duy trì môi trường sạch sẽ và tránh việc phát sinh khí độc, chúng tôi sử dụng các vỏ bọc bằng thạch anh có độ tinh khiết cao. Chúng tôi cũng cần phải tính toán kỹ lưỡng cách bố trí các thiết bị này trong không gian hẹp, mà vẫn đảm bảo dòng khí làm mát vẫn hoạt động bình thường.
Ngoài ra, còn có vấn đề liên quan đến mức độ nhiệt cần thiết. Bạn cần đủ nhiệt để quy trình xử lý diễn ra hiệu quả, nhưng nếu áp dụng quá nhiều năng lượng vào một điểm cụ thể, điều đó có thể khiến wafer bị biến dạng hoặc gây ra tình trạng sốc nhiệt. Chúng tôi phải mất nhiều thời gian để điều chỉnh bước sóng sao cho phù hợp với loại vật liệu mà chúng tôi đang xử lý.
Vấn đề lớn nhất là việc làm mát. Các hệ thống sưởi ấm bằng tia hồng ngoại tạo ra lượng nhiệt rất lớn. Điều này rất tốt cho tốc độ xử lý, nhưng lại gây áp lực lớn lên hệ thống làm mát của nhà máy. Nếu hệ thống trao đổi nhiệt không đủ mạnh, nhiệt độ trong phòng sẽ tăng lên.
Bạn cũng cần điều chỉnh các bộ điều khiển PID một cách chính xác. Nếu chúng không hoạt động đúng cách, nhiệt độ có thể vượt quá mức mong muốn, và đó chắc chắn là điều mà ai cũng muốn tránh.
Cuối cùng, việc chuyển sang sử dụng tia hồng ngoại giúp loại bỏ sự chậm trễ trong quy trình xử lý. Khi bạn không còn phụ thuộc vào luồng không khí để tạo nhiệt nữa, lúc đó mới thực sự tiết kiệm được năng lượng.