なぜ半導体製造において真空赤外線加熱が熱風より優れているのか
もし半導体製造の現場で働いたことがあるなら、待つということの苦労をご存知でしょう。特に、何かが十分に温まるまで待つ時間です。
長い間、私たちは熱風を使ってきました。しかし、問題は、空気というのは単なる仲介者に過ぎないということです。空気を加熱し、それによって壁が温まり、最終的にウェーハが温まります。これは非常に遅く、非効率的です。
一方、真空状態では、その仲介者がいなくなります。動く空気がないのです。そのため、赤外線ランプを使ってエネルギーを直接基板に照射します。待つ必要もなく、迂回路もありません。
「時間的コスト」
従来の熱風システムには大きな熱慣性があります。まるでヘアドライヤーでプールを温めようとするようなものです。環境を整えるだけで大量の時間が失われます。この「時間的コスト」が、立ち上げや冷却時の生産性を低下させます。
赤外線ヒーターなら、その手間を省けます。光子がすぐにターゲットに当たります。
急速熱処理では、立ち上げ時間を数分から数秒に短縮できます。そうすれば、送風機や熱交換器が準備できるのを待つ必要がなく、実際に作業が可能になります。
難しい点
ただ、電球を真空チャンバーに入れて終わりというわけにはいきません。
ガスの漏れに対処しなければなりません。もしシールが真空に適していなかったり、石英製の容器が適切でなければ、汚染物質がウェーハに付着してしまいます。それは避けたい状況です。
また、出力のバランスも重要です。高出力のランプは強力ですが、ランプがウェーハに近すぎると、局所的に過熱してしまいます。焦点距離と基板の熱容量の間のバランスをうまく取る必要があります。薄いウェーハに大量のエネルギーを素早く与えると、変形や熱衝撃が起こってしまいます。
全体をうまくまとめる
最も良い点は、赤外線ヒーターには巨大で重い空気ダクトが不要だということです。スペースを大幅に節約できます。
さらに、ゾーン別に温度を制御することもできます。強制送風による不均一な温度分布とは異なり、ウェーハの各部分に適切な温度を設定できます。
ただし、冷却システムにも注意が必要です。チャンバーの壁が放射熱を吸収するため、それに対応できる冷却システムが必要です。そうでないと、真空ポンプが過熱してしまいます。