なぜ半導体の加工において熱風を使わなくなっているのか？
熱風の仕組みを考えてみてください。まず空気を加熱し、その空気が部品を温めるのです。これは中間媒体を介した方式です。半導体の高度な加工では、この中間媒体が大きな障害となります。
乾燥処理の際にも同様の問題があります。空気は基板表面の境界層を通過しなければならず、そのために時間がかかりすぎます。速度が遅く、非効率的で、時計を見ているだけでイライラしてしまいます。
一方、赤外線を使えば、その手間が省けます。空気を待つ代わりに、赤外線装置が直接エネルギーを対象物に送り込みます。これは直接的な方法です。しかし、赤外線の力が強すぎるため、「設定して放置する」というわけにはいきません。そこで、デジタル式の赤外線制御装置が役立ちます。PID制御を利用して温度を安定させることで、意図しない過剰加熱を防ぎ、製品の品質を保つことができます。
本当のメリットは時間の節約です。
熱風を使う場合、待つしかありません。処理条件を変更すると、チャンバー全体が暖まるまで待たなければなりません。これは時間の無駄です。
一方、赤外線を使えば、数秒で目標温度に到達できます。これにより、より多くのウェーハを処理でき、施設のスペースを増やす必要もありません。エネルギーを正確に部品に送り込むことができ、周囲の空気に無駄に消費されることもありません。
ただし、単純にヒーターを交換するだけでは不十分です。赤外線は小さな空間に大量の熱を集中させるため、部品の表面はすぐに熱くなりますが、内部はまだ冷えている可能性があります。そのため、多段階で温度を調整できる制御装置が必要です。
また、冷却システムにも注意が必要です。冷却システムが弱すぎると、急激な赤外線の熱によって敏感な部品に負担がかかる可能性があります。私は常に、高速応答型のピロミーターを備えた閉ループ制御システムを使うことを推奨します。そうすれば、表面温度を±1℃の範囲内に保つことができ、夜も安心して眠ることができます。
現在、高精度な生産ラインではほとんどがデジタル式の赤外線制御を採用しています。これは当然のことです。もう、無駄に大量の空気を加熱する必要はありません。設定を行い、常数を調整すれば、処理時間が大幅に短縮されます。