なぜウェーハ加工に赤外線加熱を採用するのか
今、誰もがカーボンニュートラルについて話しています。半導体業界においては、それは私たちが物をどのように加熱するかを再考しなければならないという意味です。従来の方法、つまり大きな抵抗炉を使う方法は、まるでピザ1枚を温めるためだけに家全体を温めているようなものです。これは無駄遣いです。
だからこそ、私たちは赤外線加熱に移行しているのです。チャンバー全体を温める代わりに、必要な場所、つまりウェーハにだけ熱を当てます。
正確な温度制御
実際の仕組みはこうです。高出力のクォーツランプを使用し、短波放射を直接基板に送り込みます。これにより、数秒で温度を上昇させることができます。つまり、装置が長時間電力を消費することはありません。
しかし、速さには裏側があります。もし毎ミリ秒単位で温度を監視しなければ、目標温度を超えてしまいます。この業界では、目標温度を超えると、一括りのウェーハが台無しになってしまいます。
そのような事態を防ぐために、非接触型の温度計を利用します。これにより、表面の状態を常に高速で監視できます。センサーの反応が遅れると、問題が発生します。
ハードウェアの課題
単純にランプを機械に取り付けただけでは不十分です。ランプとウェーハの距離、つまり焦点距離が重要です。少しでもズレると、熱の分布が乱れ、「ホットスポット」ができて、歩留まりが悪くなります。そのため、必要なスペクトルを得るために、ランプに特別なコーティングを施しています。
また、熱の問題もあります。これらのランプは先端部分が非常に高温になります。冷却システムが適切でなかったり、水の流れが一時的に低下したりすると、ランプが破壊されてしまいます。性能を追求しつつ、ハードウェアが溶けないようにバランスを取る必要があります。
実際に「グリーン」な目標を達成する
「グリーンファクトリー」という言葉を聞くと、マーケティングの言葉のように思えます。しかし、実際には計算はとてもシンプルです。
従来のオーブンは、何もしていない時でも何時間も高温を維持しなければならないため、エネルギーを多く消費します。一方、赤外線システムは、瞬時にオン・オフできます。
待機時間が少なくなると、1個あたりの電力消費量も減ります。これは当然のことです。ウェーハの周囲の空気を温めるのではなく、ウェーハ自体を直接温めるのです。そうすれば、部品の処理速度が上がり、電気代も削減できます。