なぜ、クリーンルームには方向性のある赤外線加熱が適しているのか
ほとんどのヒーターは、周囲の空気を温めることで動作します。その結果、加熱したい対象物も徐々に温まっていきます。しかし、半導体製造のクリーンルームでは、これは問題を引き起こす原因となります。
機械の内部全体を加熱すると、その熱はその場に留まりません。熱は移動していきます。すると、機械の本体が触ると熱くなってしまいます。これは、操作員にとって安全上の大きな問題です。また、敏感なセンサーも、周囲の高い温度の影響を受けて性能が低下してしまいます。
では、どうやってこの問題を解決するのか
私たちは、短波長の赤外線ランプを使用します。これは、まるで懐中電灯のようなものですが、熱を発する点が違います。この光は直線的に進みます。通過する空気には影響を与えず、実際に光を吸収する物体にのみ作用します。焦点距離を調整することで、そのエネルギーをウェーハや基板に直接当てることができます。エネルギーが目標物に当たると、そこで止まります。つまり、装置の内壁は直接的な熱の影響を受けないのです。
ハードウェアに関する詳細
装置の内部が溶けない程度の熱密度を得るために、これらのランプを高強度で短時間だけ作動させます。また、石英ガラス製のケースを使用することで、ランプがほぼ瞬時に所定の温度に達するのです。さらに、特定の反射板を使用して、光の束を絞り込みます。これにより、熱が装置の他の部分に広がるのを防ぎます。
ただし注意が必要です。ミラーの位置が数度でもずれていると、ウェーハが加熱されるどころか、装置の内部の配線やボディパネルが焼けてしまいます。
日常業務に与える影響
最も良い点は、巨大な内部冷却ファンを使わなくて済むことです。そうしたファンは騒音が大きく、何よりも、クリーンルームでは避けたい粒子を飛ばしてしまいます。また、加熱速度が速くなり、装置の表面も手で触っても熱くなりません。
ただし、ランプが動作し始めたときの瞬間的な電流の増加に対応できる電源が必要です。もし配線が太すぎると、電圧が下がり、温度の安定性が失われてしまいます。