Khử hơi ẩm trên các tấm wafer cảm biến MEMS bằng phương pháp sưởi ấm bằng tia hồng ngoại
Nếu bạn từng làm việc trong lĩnh vực chế tạo MEMS, chắc hẳn bạn hiểu rõ mức độ khó khăn khi loại bỏ hơi ẩm còn sót lại sau quá trình etch hoặc làm sạch. Đó thực sự là một trở ngại lớn. Hầu hết mọi người đều cho các tấm wafer vào lò sưởi thông thường, nhưng cách này giống như việc dùng nhiều năng lượng để sưởi ấm một miếng pizza vậy. Điều này gây lãng phí năng lượng rất lớn.
Đó là lý do tại sao chúng ta sử dụng đèn hồng ngoại bước sóng ngắn. Thay vì sưởi ấm không khí xung quanh tấm wafer, chúng ta chỉ cần sưởi trực tiếp lên bề mặt tấm wafer. Đây là cách hiệu quả hơn nhiều để vận hành nhà máy một cách tiết kiệm năng lượng.
Tốc độ xử lý
Điểm tuyệt vời nhất là việc làm nóng tấm wafer diễn ra gần như ngay lập tức. Các bộ sưởi điện trở thì mất rất nhiều thời gian mới có thể hoạt động được, điều này đồng nghĩa với việc chúng ta phải tiêu tốn nhiều năng lượng chỉ để chờ máy hoạt động. Trong khi đó, đèn hồng ngoại thì không như vậy; chúng có thể đạt được nhiệt độ mong muốn ngay lập tức. Nhờ sử dụng bước sóng ngắn, nhiệt lượng sẽ thấm vào tấm wafer và làm bay hơi chất lỏng trên bề mặt tấm wafer trước khi tấm wafer bị quá nhiệt.
Kết quả là chúng ta có thể sử dụng máy móc nhỏ gọn hơn, đồng thời tiết kiệm được chi phí điện năng.
Chi tiết kỹ thuật
Chúng ta sử dụng vỏ đèn làm từ thạch anh có độ tinh khiết cao. Trong nhà máy chế tạo semiconductors, sự xuất hiện của tạp chất kim loại là một vấn đề nghiêm trọng, vì vậy chúng ta không thể mạo hiểm. Chúng ta cũng điều chỉnh cường độ ánh sáng sao cho phù hợp với nhu cầu hấp thụ nhiệt của vật liệu tấm wafer.
Nhưng bạn cần phải cẩn thận. Nếu bạn sử dụng quá nhiều công suất tại một điểm cụ thể, tấm wafer có thể bị biến dạng hoặc bị tổn thương do nhiệt độ quá cao. Để tránh điều này, chúng ta điều chỉnh khoảng cách giữa đèn và tấm wafer, đồng thời sử dụng bộ điều khiển công suất để duy trì nhiệt độ ổn định.
Những trade-off
Việc chuyển sang sử dụng đèn hồng ngoại giúp việc vận hành nhà máy trở nên dễ dàng hơn. Bạn có thể giảm lượng năng lượng tiêu thụ, đồng thời loại bỏ những hệ thống sưởi bằng khí nén cồng kềnh.
Nhưng có một nhược điểm: đèn hồng ngoại chỉ hoạt động hiệu quả khi có tầm nhìn trực tiếp vào tấm wafer. Nếu tấm wafer có các rãnh dày hoặc bị che khuất, thì sẽ xuất hiện những vùng lạnh. Bạn cần phải đảm bảo rằng tấm wafer được đặt đúng vị trí – đặc biệt là đối với các tấm wafer có kích thước 200mm hay 300mm. Nếu có chút sai lệch nào xảy ra, bạn sẽ thấy những vết khô trên bề mặt tấm wafer, và điều này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng cảm biến.