ウェーハが加熱されるのを待つ時間を無駄にしないでください。
半導体製造工場で働いたことがある人なら、その「待つ」という苦痛をよく知っているでしょう。
深層加工において最も時間を食うのは、実際の処理自体ではなく、装置の温度上昇や冷却の過程です。従来の強制送風方式では、単に熱い空気を部屋中に送り込むだけで、ウェーハが十分な熱を受けて処理が進むのを待つしかありません。これは非常に遅く、生産効率も低下します。
一方、IR加熱方式では、まず空気を温める必要はありません。電磁波を直接基板に照射するのです。これはエネルギーの利用方法として全く異なります。
なぜ効果的か
空気は熱伝導性が悪いため、強制送風方式ではチャンバ内の空間を温めるだけで多くのエネルギーが無駄になります。逆に、IR加熱方式では仲介者を省き、エネルギーが直接ウェーハ表面に到達します。そのため、温度上昇速度が非常に速く、1時間あたりに処理できるウェーハの数も大幅に増えます。これは、エアヒーターで部屋を暖めるのと、寒い日に太陽の光を肌で感じるのと同じです。
注意点
ただし、IR加熱方式にも欠点があります。強力な熱源であるため、目標温度を超えてしまうことがあります。センサーが安価で精度が悪い場合、ウェーハが焼けてしまう可能性があります。
これを防ぐためには、フィードバック制御が重要です。これにより、システムはリアルタイムで温度を感知し、出力を調整することができます。これは、単に熱を放出するだけの旧式の対流式オーブンよりもはるかに優れています。
現実的な検討
古い装置を廃棄する前に、IR加熱方式が魔法のような手段ではないことを忘れないでください。
この方式では非常に高い熱密度が生じます。処理時間は大幅に短縮されますが、ハードウェアにはより大きな負荷がかかります。特に、真空密封やガスケットは急激な温度変化に耐える必要があります。そのため、密封部分がそのような負荷に耐えられるかどうかを確認する必要があります。
しかし、生産規模を拡大したい場合は、IR加熱方式は最適です。巨大な空気循環式オーブンと比べて占有面積が小さく、ウェーハを素早く処理できます。また、シリコンが損傷する心配もありません。