もう、ヒーターを待つのはやめましょう。なぜ真空赤外線ヒーターが半導体製造に最適なのか
もし依然として半導体の深度加工に熱風循環を利用しているのであれば、実質的に半日以上を待つことに費やしていることになります。真空赤外線ヒーターに切り替えることは、単なるハードウェアの交換に過ぎず、ウエハーにエネルギーを供給する方法そのものが全く異なります。
熱風の問題点は、反応が遅いことです。
どのように動作するか考えてみてください。まずガスを加熱し、そのガスがチャンバーの壁を温め、最終的に壁がウエハーを温めます。これは遅い連鎖反応です。
一方、真空状態では、このプロセスをすっ飛ばすことができます。赤外線ランプを使って電磁波を直接基板上に照射します。中間媒介物は不要で、空気が温まるのを待つ必要もありません。
その結果、温度上昇にかかる時間は数分から数秒に短縮されます。エンジニアにとってこれは最高のことです。熱処理プロセスにおける「待機時間」がなくなり、ほぼ瞬時に目標温度に到達できます。つまり、1時間あたりに処理できるウエハーの数が大幅に増えるのです。
難しい点：真空環境での使用
真空環境でこのようなヒーターを作るのは、単にファンを止めるだけでは簡単ではありません。ガスの放出が問題になります。材料が適切でなければ、汚染物質がチャンバー内に漏れ出し、全てが台無しになります。
そのため、高純度の石英や特殊なフィラメントを使用する必要があります。そうすることで、環境を清潔に保つことができます。
しかし、注意点もあります。パワー密度をうまくコントロールする必要があります。空気がなければ、ランプからの熱を逃がすことができず、非常に高温になってしまいます。
高ワット数のランプを使用する場合、水冷システムが完璧でなければなりません。もし冷却システムに問題があれば、ランプはすぐに壊れてしまいます。
速度と精度のバランス
赤外線も魔法ではありません。速いですが、方向性があります。熱風オーブンは温かい布のようなもので、ウエハー全体を均一に温めます。一方、赤外線はスポットライトのようなものです。ランプの形状や配置が適切でなければ、局所的に過剰に加熱されてしまいます。つまり、「均一な加熱」という利点を犠牲にして、速さを得ることになります。
しかし、ほとんどの半導体製造の場合、この犠牲は価値があります。1枚のウエハーあたりに節約できる時間の量は、光学アライメントの手間を十分に補って余りあります。