Menentukan Suhu yang Tepat dalam Proses Pemanasan menggunakan Semikonduktor IR
Jika kita benar-benar ingin mencapai tujuan netralitas karbon dalam proses pembuatan chip, kita perlu berhenti menggunakan furnace berbasis resistansi untuk memanaskan seluruh ruang produksi. Hal ini merupakan pemborosan energi. Cara yang lebih baik adalah menggunakan sistem lampu inframerah (IR), karena lampu ini dapat memanaskan wafer secara langsung.
Namun, ada tantangan tersendiri: cahaya inframerah memiliki kecepatan pemanasan yang sangat tinggi. Untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan, diperlukan termokopel atau pirometer yang mampu mengikuti peningkatan suhu yang cepat tersebut tanpa kehilangan akurasinya.
Siklus Umpan Balik
Dalam sistem ini, termokopel bukan sekadar alat pengukur suhu. Sebenarnya, termokopel berfungsi sebagai “asuransi” untuk mencegah terjadinya kerusakan pada wafer. Kita biasanya menggunakan sensor tipe K atau N yang berkualitas tinggi. Mengapa? Karena sensor-sensor ini mampu menangani peningkatan suhu yang cepat yang ditimbulkan oleh lampu IR. Jika sensor tidak cukup responsif, maka suhu yang dihasilkan akan melebihi batas yang ditentukan. Akibatnya, profil dopan pada silikon akan rusak, dan silikon tersebut menjadi tidak berguna lagi. Kita berusaha mencapai waktu respons dalam milidetik agar siklus PID tetap stabil dan dapat diprediksi.
Mengatasi Masalah Panas dan Perubahan Suhu
Di dalam alat semikonduktor, kondisinya sangat sulit bagi perangkat keras. Ada tekanan panas yang tinggi, ditambah lagi kondisi vakum yang harus dihadapi. Untuk mencegah kabel menjadi panas berlebihan, kita menggunakan kabel isolasi mineral yang dilapisi dengan bahan Inconel atau baja tahan karat. Namun, ada masalah lain yang perlu diatasi, yaitu perubahan suhu yang terjadi seiring waktu. Perubahan suhu yang kecil sekalipun bisa merusak seluruh batch produk. Itulah mengapa kita disarankan untuk melakukan kalibrasi setiap 500 jam operasi. Dengan begitu, kita bisa mengantisipasi masalah sebelum ia terjadi.
Kompromi yang Harus Diterima
Menggunakan sistem IR untuk mencapai tujuan netralitas karbon juga memiliki berbagai masalah—terutama gangguan elektromagnetik dari sumber daya listrik yang digunakan. Jika kita tidak menggunakan kabel berlapis pelindung, maka akan muncul gangguan pada hasil pengukuran. Selain itu, selalu ada kompromi yang harus diterima. Sensor dengan sensitivitas tinggi memberikan data yang akurat, tetapi sensor tersebut mudah rusak. Kita harus mengorbankan ketahanan fisik sensor demi mendapatkan akurasi yang tinggi. Jika kita menggunakan sistem produksi dengan volume yang besar, pastikanlah bahwa mounting sensor tersebut sangat kokoh. Jika tidak, getaran akan merusak sensor tersebut.