ทำไมการใช้ความร้อนแบบอินฟราเรดถึงดีกว่าการใช้ลมร้อนในกระบวนการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์
หากคุณเคยมีส่วนร่วมในกระบวนการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์มาก่อน คุณก็คงเข้าใจดีถึงความหงุดหงิดจากการต้องรอ เฉพาะการรอให้อุปกรณ์ร้อนขึ้นนั่นเอง
ตลอดช่วงเวลาหลายปีที่ผ่านมา เราใช้วิธีการใช้ลมร้อนในการให้ความร้อน แต่ปัญหาก็คือ อากาศเป็นเพียงตัวกลางเท่านั้น เราต้องให้ความร้อนกับอากาศก่อน จากนั้นอากาศก็จะนำความร้อนไปสู่ผิวของวัสดุ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ช้ามาก และไม่มีประสิทธิภาพ
แต่เมื่อเราใช้วิธีการให้ความร้อนแบบอินฟราเรด ตัวกลางนี้ก็หายไป ไม่มีอากาศให้เคลื่อนที่อีกต่อไป เราจึงสามารถใช้หลอดไฟอินฟราเรดเพื่อส่งพลังงานไปยังวัสดุโดยตรง ไม่มีการรอ ไม่มีการหยุดชะงักใดๆ
“ต้นทุนเวลา”
ระบบให้ความร้อนแบบลมร้อนมักมีความเฉื่อยทางความร้อนสูง มันเหมือนกับการพยายามทำให้สระว่ายน้ำร้อนขึ้นด้วยเครื่องเป่าผม คุณจะเสียเวลามากมายเพียงเพื่อเตรียมสภาพแวดล้อมให้พร้อม ต้นทุนเวลานี้จะส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพการทำงานในช่วงเริ่มต้นและช่วงสิ้นสุดกระบวนการ
แต่หลอดไฟอินฟราเรดไม่มีปัญหานี้ โฟตอนจะถูกส่งไปยังวัสดุทันที
ในกระบวนการผลิตแบบ Rapid Thermal Processing (RTP) นี่คือจุดที่น่าตื่นเต้นมาก เราสามารถลดเวลาในการเริ่มต้นกระบวนการจากหลายนาทีเหลือเพียงไม่กี่วินาทีเท่านั้น คุณจะไม่ต้องรอให้อุปกรณ์อื่นๆ พร้อมอีกต่อไป คุณสามารถเริ่มทำงานได้ทันที
ส่วนที่ยาก
อย่างไรก็ตาม คุณไม่สามารถนำหลอดไฟมาใส่ไว้ในห้องสุญญากาศได้เลย คุณต้องคำนึงถึงปัญหาเรื่องการรั่วไหลของก๊าซด้วย หากซีลไม่สามารถทนต่อสภาพสุญญากาศได้ หรือฝาครอบที่ใช้ไม่เหมาะสม ก๊าซสกปรกก็จะรั่วเข้ามาบนวัสดุ นั่นเป็นปัญหาใหญ่ที่คุณไม่อยากเจอเลย
นอกจากนี้ ยังมีเรื่องของการจัดการพลังงานด้วย หลอดไฟที่มีกำลังสูงจะให้ความร้อนมาก แต่ถ้าหลอดไฟอยู่ใกล้วัสดุมากเกินไป ก็จะเกิดจุดร้อนขึ้น ดังนั้นจึงต้องมีการจัดการให้เหมาะสมระหว่างระยะห่างของหลอดไฟกับวัสดุ หากให้พลังงานมากเกินไป วัสดุก็อาจเกิดการบวมหรือเกิดความเสียหายจากความร้อนได้
ข้อดีของการใช้หลอดไฟอินฟราเรด
ข้อดีอีกอย่างคือ หลอดไฟอินฟราเรดไม่จำเป็นต้องมีท่อลมขนาดใหญ่ ทำให้ประหยัดพื้นที่ได้มาก นอกจากนี้ ยังสามารถควบคุมอุณหภูมิในแต่ละบริเวณของวัสดุได้อีกด้วย แต่ก็ต้องระวังระบบระบายความร้อนด้วย เพราะผนังของห้องสุญญากาศจะดูดซับพลังงานความร้อนไปด้วย ดังนั้นจึงต้องมีระบบที่สามารถรับมือกับสิ่งนี้ได้ มิฉะนั้น ปั๊มสุญญากาศก็อาจร้อนเกินไปได้