赤外線とホットエア：ウェーハを加熱するためのより良い方法は？
もし今もホットエアを使ってウェーハを加熱しているのであれば、それは単に待つしかない状態です。その理由は以下の通りです。ホットエアは対流によって熱を伝えます。つまり、まず空気を加熱し、その後で空気がウェーハを加熱するのです。これは中間者がいるに等しく、そのために全体的な処理速度が遅くなります。
一方、赤外線加熱は異なります。赤外線エネルギーが直接ウェーハの表面に当たります。中間者はいません。待つ必要もありません。
待つことの隠れたコスト
重要な処理環境では、計器を見ている時間はすべて無駄な時間です。ホットエアを使う場合、チャンバーが安定するまで待つ必要があります。数分もかかります。しかし、赤外線ランプなら数秒で準備が整います。このように、不要な待ち時間を省くことで、1シフトあたりの処理量が増えます。つまり、処理に緊急感が生まれます。
適切な距離の設定
ただ、赤外線ランプを古い対流型オーブンに入れてみてもうまくいきません。距離の設定には注意が必要です。ランプが近すぎると、過剰な熱が発生し、ウェーハが破壊される可能性があります。逆に、距離が遠すぎると、十分な熱が得られず、処理時間が再び長くなります。バランスを取る必要があります。
通常は、波長やランプの位置を調整することで対処します。短波長の赤外線は材料の内部まで届きますが、中波長は表面加熱に適しています。必要なワット数に応じて距離を調整する必要があります。
速度と安定性のトレードオフ
問題は、赤外線は速い反面、熱的インピーダンスがほとんどないという点です。ホットエアチャンバーは重いブランケットのように熱を保持しますが、赤外線システムは電源を切った瞬間に熱が消えてしまいます。これにより、熱分布を細かく制御できますが、PID調整が完璧でなければなりません。センサーの反応が遅いと、目標温度を超えてしまい、何が起こったのか気づく前にウェーハが破壊されてしまいます。安定させるためには、迅速に反応する熱電対が必要です。ここには妥協の余地はありません。