なぜ半導体の処理工程で強制送風方式をIR加熱に置き換えるのか？ もし従来型のクリーンルームで作業したことがあれば、そのやり方はよくわかるでしょう。古いタイプの処理装置を使っており、ウェハを適切な温度に保つために高温の空気を送り込んでいるのです。 問題は、この方法が遅いということです。 強制送風方式は対流に依存しており、つまり、空気が徐々にサブストレートを温めるのを待つしかないのです。重要な処理工程では、この遅れは単に面倒なだけでなく、コストもかさみます。
IR加熱と対流加熱の違い
赤外線加熱の利点は、空気を使わない点です。電磁波を直接対象物に当てるだけです。 この処理装置では短波長のIRランプを使用しています。これにより、ほぼ即座に熱が発生します。つまり、すぐに温度が上昇するのです。 また、強制送風方式では、クリーンルームの暖房・換気システムと常に競合している必要があります。一方、IR加熱はそうした問題がありません。エネルギーを必要な場所に集中させることができるのです。これにより、ウェハを処理工程間で移動させても、途中で温度が下がる心配がありません。
困難な点とその解決策
ただ単純にヒーターを取り除いてIRランプを取り付けるだけでは不十分です。適切な出力密度を設定する必要があります。 高出力のランプは、小さな空間に大量の熱を放出します。ランプとウェハの距離が少しでもずれると、局所的に過度な熱が発生します。これは良くありません。 安定した状態を維持するためには、PIDコントローラを使用することをお勧めします。正確なタイミングがなければ、シリコンに過度な熱が急速に加わり、熱衝撃を引き起こす可能性があります。また、処理装置自体も重要です。放射熱に耐えられるチャッシスが必要であり、それによってクリーンルームのアラームが鳴ることも防げます。
これによって得られる効果
ますます多くの大規模なファブがIR加熱に切り替えています。なぜなら、物理法則に逆らわずに効率的に処理できるからです。 ウェハの準備時間が短縮されるため、1時間あたりに処理できるウェハの数が増えます。つまり、面倒な空気調節の代わりに、正確で効率的なエネルギーを利用できるのです。