赤外線加熱と強制送風：ウェーハを加熱するにはどちらが良いのか？
熱風から赤外線加熱に切り替えるということは、単に部品を交換するだけではありません。それは、エネルギーをウェーハ表面に伝達する方法全体を変えることです。 一度、強制送風方式を考えてみてください。これは対流を利用しており、つまり、ウェーハ表面を温めるのは空気が担う役割です。効果はありますが、速度が遅いのです。一方、赤外線加熱は異なります。放射エネルギーを直接ウェーハに当てるのです。
時間との戦い
実際、空気は熱の伝導体としては最悪です。 対流式オーブンを使う場合、チャンバ全体が適切な温度に達するまでに時間がかかります。まるで大きな鍋の水が沸騰するのを待つようなものです。 しかし、赤外線ランプはその中間過程を省略します。エネルギーは光速で移動し、瞬時に表面に到達します。半導体の世界では、これによって数分かかっていた加熱サイクルが数秒で済むようになります。 非常に高速です。 そして、これは重要です。なぜなら、ウェーハを「危険領域」から守るからです。つまり、不要な化学反応や酸化が起こらないようにするためです。
適切な温度の維持
私たちは精密な赤外線センサーを使用して、すべてを正確に管理しています。 空気の流れは不安定で、300mmのウェーハ上に乱流や「低温部分」が生じ、対処が難しいことがあります。しかし、赤外線アレイを使えば、熱を特定の場所に集中させることができます。 もしウェーハの端が急激に冷えてしまった場合、その部分により多くのエネルギーを供給してバランスを取ります。これにより、ウェーハが変形するのを防げます。PID制御をうまく調整すれば、ウェーハ全体の温度を±1°Cの範囲内に保つことができます。これはまるで手術のような精度です。
デメリット
もちろん、全てがうまくいくわけではありません。赤外線加熱は冷却装置に大きな負荷をかけます。 高密度のランプは大量の熱を発生させます。もしシャーシがその熱に耐えられない場合、センサーが壊れたり、マウントブラケットが変形したりする可能性があります。 加熱したくない部品を保護するためには、高性能なヒートシンクや積極的な冷却装置が必要です。 要するに、空気の流れを犠牲にして、より精密な電気制御と迅速な作業を実現しているのです。私たちの多くにとって、これは喜んで受け入れる価値のある取引です。