真空中で適切な加熱を実現するには
半導体を製造する際、最も避けたいのが、不要な粒子がウェーハを損傷させることです。しかし、それでも熱は必要です——しかも大量の熱が必要です。そこで役立つのが、真空環境に対応した赤外線ヒーターです。空気やガスを使って熱を移動させる方法では、真空中ではうまく機能しません。このヒーターは、放射エネルギーを直接基板上に照射します。
これはクリーンで、直接的な方法です。
出力密度のコツ
真空中では、放射エネルギーだけが有効な手段です。私たちは、強力かつ迅速に熱を供給できるように、このヒーターを設計しています。
もし依然として従来の抵抗加熱方式を使っているなら、チャンバーの壁を温めるだけで大量のエネルギーが無駄になっている可能性があります。まるで、コーヒーを温めるためだけに家全体を温めるようなものです。短波赤外線なら、その問題を解決できます。機械全体ではなく、ウェーハ自体に熱を当てるのです。
その結果、温度上昇に必要な時間が短縮され、電気代も削減されます。これは、オペレーターの負担を増やすことなく、クリーンルームをより環境に優しいものにする簡単な方法です。
材料も重要
どんなランプでも真空中に使えるわけではありません。通常のガラスを使うと、割れたり、化学物質が漏れ出したりする可能性があります。これは、製品の品質にとって大きな問題です。
私たちは、高純度の合成石英を使用しています。これなら、そうしたストレスに耐えられます。シール部品や電極にも同様に厳格な基準を設けています。シール部品に隙間があれば、真空状態が崩れてしまいます。また、微小な粒子が混入すれば、ウェーハは廃棄処分になってしまいます。私たちは、そんなリスクは冒しません。
トレードオフ
しかし、問題点もあります。大量の電力を赤外線ヒーターに供給すると、周囲の筐体にも負荷がかかります。ウェーハは急速に高温になりますが、反射された熱もどこかに行かなければなりません。冷却システムが十分でなければ、プロセスの精度が低下してしまいます。これは非常に厄介で、調整も難しいです。最初から冷却システムのサイズを適切に設定する必要があります。
良いニュースは、これらのヒーターは既存のヒーターと交換可能であるということです。既存のヒーターを交換すれば、熱管理が改善され、エネルギーの無駄もなくなります。つまり、製造ライン全体を分解する必要はないのです。