なぜ私たちはオーブンを使わずに赤外線を利用するのか
長い間、半導体の乾燥や硬化処理には大規模な対流式オーブンが使われてきました。しかし、今ではその状況が変わりつつあります。ほとんどの場合、赤外線を利用したシステムが採用されています。これは単に「環境保護」や「鉛フリー化」といった規制を守るためだけではありません。実際、古い方法はかなり無駄が多いからです。
赤外線の特徴は、部屋中の空気を温める必要がない点です。エネルギーを直接基板上に送り込むだけです。
直接加熱の利点
従来のオーブンを考えてみてください。数枚のウェハを温めるために、部屋全体を長時間温め続ける必要があります。これはエネルギーの無駄遣いです。
一方、赤外線ランプを使えば、電磁波を利用して、特定のコーティングや接着剤に直接エネルギーを当てることができます。そのため、目的の温度に到達するのに数秒しかかかりません。**数秒です。**分単位ではありません。
これにより、エネルギーコストが大幅に削減され、空気もクリーンに保たれます。燃焼による残留物や有害なVOCも発生しません。まさに、現代のファブが求めるクリーンで鉛フリーな環境に最適です。
製造工程の重要性
ただ、ランプを段ボール箱に入れてしまってはいけません。クリーンルームで作業する場合、ハウジングの設計が非常に重要です。
ヒーターのハウジングには高品質のステンレス鋼が使用されます。精度の高い加工が求められます。なぜかというと、もし加工が雑だと、ガスや微小な粒子が環境中に放出されてしまうからです。ちょっとしたほこりでも、大量のシリコンを台無しにしてしまいます。
加熱には通常、石英ハロゲンランプが使われます。強力で小型であり、すぐに加熱できます。
難しい点
赤外線は確かに速いですが、不安定な面もあります。
反射器の形状が少しでもずれると、熱の偏りが生じます。ただ適当に組み立てるだけではダメです。ウェハ全体に均等に熱が行き渡るように、距離や角度を丁寧に調整する必要があります。
もし調整が悪ければ、ウェハが歪んだり、均一に硬化しなかったりします。これは大変な問題です。そのため、制御システムでは正確なPID調整が不可欠です。温度を適切に管理しないと、基板が焼けてしまいます。