なぜ真空システムでは熱風式のヒーターから赤外線ヒーターに切り替えるのか
半導体の高度な加工を行っている人なら、この問題はよくわかるでしょう。熱が必要であり、しかも迅速に熱を供給する必要があります。長い間、私たちは強制空気循環方式に頼ってきましたが、大きな問題があります。つまり、真空中では熱風を送り込むことができないのです。送るものが何もないのです。
そこで、真空環境に適した赤外線ヒーターに切り替えるのです。これは単に物を温める方法が変わっただけではなく、時間を節約するための手段でもあります。
時間は常に流れ続けている
熱風式のヒーターは遅いです。まず空気を加熱し、次にチャンバーの壁を加熱し、最終的にウェーハが温まります。待つ時間が多くかかります。一方、赤外線ヒーターは違います。光子を利用しており、光子は光速で移動し、対象物に当たるとすぐに温度が上がります。調整にかかる時間は数分から数秒に短縮されます。工場が24時間稼働している場合、この数秒の節約は大きな効果をもたらします。
ただライトを接続するだけでは済まない
適当な赤外線ランプを真空チャンバーに入れるだけではいけません。それではすべてを台無しにしてしまいます。一般的なランプは「ガスを放出する」ため、清潔な環境を損ないます。これを防ぐために、真空環境に適した特殊な石英製のケースやシールを使用します。フィラメントも特別なものが必要です。酸素がないため、通常の燃焼が起こらないので、材料は特別に選ばれています。
注意点：影の管理
赤外線ヒーターは高速ですが、方向性があります。熱風は部品全体を覆いますが、赤外線は見える範囲だけを加熱します。部品の形状が複雑だと、冷たい部分ができてしまいます。ランプの位置や反射器の角度を慎重に設定する必要があります。そうしないと、端は高温になりますが、中心部分は依然として冷たくなってしまいます。
アドバイス
このようなヒーターを使う際は、信頼性の高いPIDコントローラーやピロメーターを併用しましょう。サイクルタイムをさらに短縮するために出力を上げたくなりますが、注意が必要です。出力を過度に上げると、石英が破損したり、基板が変形したりする可能性があります。冷却システムもしっかり管理しましょう。ウェーハを十分に温めたいですが、他の部品が壊れてしまっては意味がありません。バランスが重要です。