なぜ半導体製造において熱風を使わなくなっているのか
もし、クリーンルームの設備をアップグレードする作業を経験したことがあれば、温度上昇に伴う苦労をご存知でしょう。これは、どうしても時間がかかる工程です。
多くの古い工場では依然として熱風を利用しています。しかし問題は、まず空気を加熱し、その後、その熱がウェハーに伝わることを期待するという二段階のプロセスになっている点です。これは遅く、非効率的です。また、締め切りに間に合わせようとすると、実にイライラします。
そのため、私たちの多くは短波赤外線を利用する方法に切り替えています。これにより、中間過程が不要になります。
空気を加熱する必要はない
考えてみてください。熱風は対流に依存しているため、ウェハーが十分に温まるまで待つ必要があります。一方、赤外線は空気を気にしません。電磁波を使ってエネルギーを直接材料に送り込むのです。部屋全体を温める時間を無駄にせず、直接対象物を温めることができます。スイッチを入れてから目的の温度に達するまでの時間もほぼゼロになります。
ウェハーの処理量が増え、スペースも節約される
赤外線を利用すると、加熱エリアを大幅に小さくすることができます。熱が集中するため、安定した状態を保つために大きな対流室は不要になります。これにより、工場のスペースが大幅に節約されます。
しかし、最も大きなメリットは速度です。10分かかっていた工程が2分に短縮されると想像してみてください。新しい機械を購入したり設置したりすることなく、1時間あたりに処理できるウェハーの数が大幅に増えます。
現実的な課題
もちろん、赤外線も万能ではありません。いくつかの問題点もあります。
熱が特定の方向にしか進まないため、「シャドウ効果」が発生することがあります。もし部品の形状が複雑だったり、深い凹みがあったりすると、赤外線がすべての場所に当たらない可能性があります。そのような場合は、対流を利用して隙間を埋める必要があります。
また、高ワット数のランプは端子部分が非常に熱くなります。24時間稼働させる場合は、配線や冷却ファンを適切に設計する必要があります。そうしないと、コネクタが壊れたり、予期せぬ停止が起こったりします。