در خط تولید، محدودیتهای حرارتی چیزی نیستند که بتوان آنها را نادیده گرفت؛ بلکه این محدودیتها، خطوطی هستند که نباید از آنها عبور کرد. کمی کاهش دما در فرآیند پردازش فوتورزیست، منجر به تغییراتی در ابعاد مهم قطعات میشود؛ در نتیجه، بازدهی تولید کاهش مییابد. بنابراین، ما از ترموکوپلهایی برای هیترهای نیمههادی استفاده کردیم تا این نوسانات را از هر مرحله تولید حذف کنیم.
از نظر فنی، چیزی که اهمیت دارد، هماهنگی بین سیستمهای کنترل دما و ساختار هیترهاست. ما از ترموکوپلهایی با پاسخگویی بالا استفاده کردیم؛ این ترموکوپلها در جهت ایجاد یکنواختی حرارتی در سطح ویفر، در محدوده ±۰.۱ درجه سانتیگراد عمل میکنند. سنسورها نیز در محیطهای خالی از ذرات، و با استفاده از موادی که باعث کاهش گازهای تولید شده و ذرات ناخواسته میشوند، ساخته شدهاند.
تکرarپذیری کنترل دما نیز در منحنی کالیبراسیون لحاظ شده است؛ هر بار که فرآیند حرارتی انجام میشود، دما در یک الگوی حرارتی ثابت باقی میماند. زمان پاسخگویی سنسور نیز به گونهای تنظیم شده است که سیستم کنترل حرارتی در طول فرآیندهای لیتوگرافی، پایدار بماند.
در فرآیند لیتوگرافی، فرآیند حرارتی ملایم باعث خارج شدن حلالها از روی ویفر و ایجاد تنش در لایههای رزیست میشود؛ فرآیند حرارتی شدید نیز باعث آماده شدن رزیست برای مقاومت در برابر فرآیندهای اتاقهکاری میشود. با استفاده از این ترموکوپلها، میتوان کنترل دما را در سطح ویفر به طور پایدار و تکرارپذیر انجام داد؛ در نتیجه، کنترل ابعاد و روانی سطح ویفر نیز در محدوده مشخصی باقی میماند.
این امر باعث کاهش تعداد محصولاتی میشود که نیاز به بازسازی دارند؛ همچنین، انتخابپذیری فرآیندهای اتاقهکاری نیز بهبود مییابد و عملکرد دستگاهها نیز پایدار میماند. مصرف انرژی نیز کاهش مییابد، زیرا سیستم کنترل حرارتی دیگر نیازی به جبران اختلافات دمایی ندارد.
چند نکته عملی: نصب ترموکوپلها نیازمند تخصیص دقیق موقعیت آنها نسبت به هیتر و سطح ویفر است؛ حتی یک میلیمتر اختلاف در موقعیت، میتواند باعث تغییراتی در دمای ویفر شود. همچنین، باید رابطهای اتصال و روشهای زمینسازی را با تجهیزات خود هماهنگ کرد تا نویزهای ناشی از EMI وارد سیگنالها نشوند.
همچنین، باید برنامه کالیبراسیون را نیز در نظر گرفت؛ اختلافات دمایی کوچک هستند، اما در طول هزاران چرخه قابل اندازهگیری هستند. بررسی دورهای این اختلافات، باعث میشود فرآیند در محدودیتهای حرارتی مورد نظر باقی بماند.