ファブの現場では、ウェーハ上での温度変動が0.1°Cでもあれば、重要な寸法がナノメートル単位で変わってしまいます。また、粒子数も増加してしまいます。通常のホットプレートや対流式オーブンでは、ソフトベイクやハードベイクの過程で温度の均一性を保つのが難しく、ガス放出やレジストの表面問題が発生しやすくなります。これこそが、近赤外線を利用したウェーハ乾燥装置が開発された理由です。この装置によって、そのような制約を解決できるのです。
技術的に重要な点 NIRはチャンバーではなく、ウェーハ自体を直接加熱します。その結果、300mmサイズのウェーハ全体で±0.1°C以内の温度均一性が実現され、応答速度も秒単位であり、熱管理も正確に行えます。フォトレジストの特性もロット間で安定しており、バッチサイズが変わってもベイクプロファイルは安定します。このシステムはクリーンルームのクラス1～100に適合しており、接触点での粒子発生がなく、排気経路も汚染物質が工程エリアに入らないようになっています。信頼性という観点から見ると、24時間365日停止せずに運用でき、ヒーターの寿命も通常の3ヶ月ごとの交換周期を大幅に超えています。
これがリソグラフィーにおいて有効な理由です。溶剤を適切に除去するためには一貫したソフトベイクが必要であり、レジストが流れないようにするためには予測可能なハードベイクが必要です。NIRはこの一貫性を提供し、温度が迅速に安定し、サイクルタイムも短縮され、1枚あたりのエネルギー消費も少なくなります。その結果、再作業が減少し、CDの管理がより精密になり、熱的不均一性によるスクラップも減少します。また、熱的余裕が少ない先端ノードにも適しており、わずかな温度変動でも大きな影響を与えます。
仕様を決定する前に、いくつか実用的な注意点があります。NIRはウェーハへの直接の視線と、制御された反射経路が必要です。そのため、ウェーハの取り扱い方法を考慮する必要があります。特に、ビームを遮る可能性のあるマルチスタック式のウェーハホルダーに注意が必要です。また、スペクトルの安定性を維持するために、乱れの少ないクリーンな電力が必要です。これらの条件が満たされれば、乾燥装置は設定後はほったらかしで運用できます。しかし、最初のレイアウトをしっかりと決めることが不可欠です。