時間の無駄をやめよう：なぜ真空状態での赤外線加熱が有効なのか
半導体の精密加工を行っている人なら、待つという苦痛をよく知っているはずです。
長い間、私たちは強制対流方式に頼ってきました。しかし問題は、真空状態では熱い空気を送り込むことができないという点です。空気がないのです。つまり、何もないのです。真空チャンバー内で対流方式を使おうとしても意味がありません。だからこそ、赤外線加熱が利用されるのです。
待つ必要はもうありません。
通常の空気ベースのシステムでは、まず空気を加熱し、その後でその空気がウェーハを加熱します。これは遅いですし、生産性を低下させ、大きなボトルネックとなります。
一方、赤外線ヒーターは、その手間をすべて省きます。光子を直接ワークピースに当てるだけです。中間媒体が不要で、待つ必要もありません。数分ではなく、数秒で目標の温度に到達します。一日中大量の製品を処理する場合、節約される時間は莫大な量になります。
しかし、ただ適当なヒーターを真空チャンバーに入れるわけにはいきません。
ほとんどの標準的なヒーターは、揮発性物質を排出します。それらの物質がウェーハに付着し、全てを台無しにしてしまいます。これは最悪の状況です。これを防ぐために、高純度のフィラメントや特殊な石英製のケースを使用します。また、シール部分にも細心の注意を払います。もし接続部が真空対応でなければ、チャンバーの完全性が失われてしまいます。
ただし、一点注意が必要です。赤外線の熱は非常に強力です。速度は速い反面、冷却システムに大きな負荷がかかります。もしシャッターのタイミングが間違っていたり、電力調整が不十分だったりすると、気づく前に温度が上昇してしまいます。
そのため、しっかりしたPID制御や、熱に耐えられる冷却装置が必要です。もし熱遮断処理を怠ると、熱がチャンバーの壁に移動し、装置が変形してしまいます。
結局のところ、エネルギーを賢く使うことが重要です。部品の周囲の空間を温めるのではなく、部品自体を直接温めるのです。