なぜ半導体製造において熱風を使わずに赤外線を利用するのか
もし、精密な加工作業を経験したことがあるなら、待つ時間の長さをご存知でしょう。
熱風を使って加熱するのは、廊下にあるヘアドライヤーで部屋全体を温めようとするのと同じです。まず空気が温められ、その空気がトロリーを温め、最終的にウェーハが温まります。これは非常に遅い方法です。
一方、赤外線加熱は異なります。空気を操作する必要はなく、直接放射エネルギーを対象物に当てるだけです。
とても速いのです。本当に速い。
クリーンルームでは、空気こそが敵です。粒子があちこちに飛び散らないように熱風を循環させるには、巨大なダクトや多数のフィルターが必要です。これは面倒な作業です。
しかし、赤外線ランプを使えば、このような問題は一切ありません。短波または中波のエミッターを使って、エネルギーを直接対象物に送り込みます。部屋全体が温まるのを待つ必要はありません。実際に部品を加熱するのです。これにより、準備時間が60％から80％も短縮されます。これは、1日の作業時間を大幅に節約できることを意味します。
ただし、単純にヒーターを交換するだけでは済みません。
ここでは高密度の熱を扱う必要があります。通常は石英製のケースを使用します。これにより、汚染物質がクリーンな環境に漏れ出ることがありません。
実際のポイントは、「影」の管理です。赤外線は直線的に進むため、トロリーの配置が邪魔になると、冷たい部分ができてしまいます。ウェーハの半分が完全に温められ、もう半分が十分に温まらない状態になってしまいます。これを解決するには、ランプの角度を調整します。そうすれば、熱が対象物全体に均等に行き渡り、トロリーのチャッシスが壊れる心配もありません。
最良の点は、床面積が確保できることです。重くて大きなブロワーや熱交換器を使わなくて済みます。全体のサイズが小さくなります。
ただし、メンテナンスについては注意が必要です。赤外線ランプは永遠に使えるわけではありません。普通のヒーターのように壊れるまで使えるわけではなく、時間が経つにつれて光の強度が弱くなります。
もし、定期的な交換スケジュールを守らなければ、温度が不安定になってしまいます。最初に現れるのは、バッチ結果のばらつきです。これは追跡するのが難しい問題です。安定させるためには、信頼性の高いPIDコントローラーを使う必要があります。