Tại sao chúng ta từ bỏ lò nướng kiểu đối lưu để sử dụng phương pháp khử ẩm bằng tia hồng ngoại?
Nếu bạn từng làm việc trong phòng sạch dành cho sản xuất linh kiện bán dẫn, chắc hẳn bạn đã quen với cách hoạt động của các lò nướng kiểu đối lưu. Chúng có kích thước lớn, hoạt động chậm, và cần phải làm nóng toàn bộ không gian trong phòng chỉ để sấy khô vài tấm wafer. Đó thực sự là một sự lãng phí năng lượng.
Đó chính là lý do tại sao chúng ta chuyển sang sử dụng phương pháp khử ẩm bằng tia hồng ngoại. Thay vì làm nóng không khí, tia hồng ngoại trực tiếp tác động lên bề mặt vật liệu cần xử lý. Phương pháp này hiệu quả hơn, nhanh hơn, và chính vì vậy mà hầu hết các thiết bị “thân thiện với môi trường” hoặc không chứa chì ngày nay đều sử dụng phương pháp này.
Cơ chế hoạt động của tia hồng ngoại
Hãy tưởng tượng cách hoạt động của lò nướng kiểu đối lưu: nó thổi không khí nóng xung quanh vật liệu cần xử lý. Nhưng không khí chứa nhiều hạt bụi, và việc duy trì nhiệt độ cao cho không khí đó đòi hỏi rất nhiều năng lượng.
Ngược lại, tia hồng ngoại sử dụng bức xạ điện từ để truyền năng lượng trực tiếp vào vật liệu cần xử lý. Kết quả là thời gian xử lý giảm đáng kể. Chúng ta đã chứng kiến trường hợp thời gian xử lý từ vài giờ giảm xuống còn vài phút. Chi phí tiêu thụ điện cũng giảm đi, và các tấm wafer được xử lý nhanh hơn rất nhiều.
Vấn đề liên quan đến tiêu chuẩn không chứa chì
Đây là khía cạnh khó khăn nhất: các chất kết dính hoặc vật liệu không chứa chì cần nhiệt độ cao hơn nhiều so với các chất kết dính thông thường chứa chì. Nếu sử dụng không khí nóng để đạt được nhiệt độ đó, bạn sẽ phải chờ đợi rất lâu. Tệ hơn nữa, bạn có nguy cơ làm hỏng toàn bộ bo mạch do nhiệt độ quá cao. Với tia hồng ngoại, chúng ta có thể chọn các bước sóng phù hợp – thường là sóng ngắn hoặc trung bình – để truyền nhiệt trực tiếp vào vùng cần xử lý. Bạn có thể đạt được nhiệt độ mong muốn mà không làm hỏng các thành phần xung quanh.
Áp dụng phương pháp này trong phòng sạch
Một ưu điểm lớn của phương pháp này là kích thước của các thiết bị sử dụng tia hồng ngoại khá nhỏ. Bạn không cần phải sử dụng các hệ thống thông gió lớn hay hệ thống lọc khí phức tạp để duy trì môi trường sạch trong phòng sạch.
Tuy nhiên, bạn cần phải cẩn thận. Tia hồng ngoại có cường độ rất cao. Nếu băng tải vận chuyển wafer bị trì trệ hoặc cảm biến gặp sự cố, vật liệu có thể bị cháy chỉ trong vài giây. Bạn cũng cần có hệ thống làm mát để loại bỏ nhiệt ngay khi wafer rời khỏi khu vực xử lý; nếu không, wafer có thể bị biến dạng.
Để yên tâm hơn, chúng tôi thường sử dụng các bộ điều khiển PID. Chúng giúp duy trì nhiệt độ bề mặt ở mức ổn định, trong khoảng ±2°C, giúp chúng ta không cần phải đoán mò nữa.