なぜ半導体製造において、空気を使う方法から赤外線を使う方法に移行しているのか？ 通常のオーブンの仕組みを考えてみてください。まず空気を加熱し、その空気が部品を温めます。これはケーキを焼くときには問題ありませんが、半導体製造では非効率的です。空気が十分に温まるまで待つという時間的なロスが生じます。 そのため、多くのエンジニアが空気を使う方法を捨て、赤外線を使う方法に切り替えているのです。 赤外線は空気を介さず、直接基板にエネルギーを照射します。これは対流ではなく、放射による加熱です。その結果、温度上昇にかかる時間が大幅に短縮されます。部屋全体が温まるのを待つ時間を無駄にせず、すぐに作業を開始できます。
秘訣はセラミック製のエンドキャップにある
高出力の赤外線発振器を使用する場合、密封性が非常に重要です。 私たちは、クォーツチューブと電気接点の間の隙間を埋めるためにセラミック製のエンドキャップを使用しています。なぜセラミックかというと、金属では到底対応できないからです。温度が上昇すると金属は壊れてしまいますが、セラミックはそんな厳しい熱負荷にも耐えられます。つまり、急速に温度が変化しても、密封が壊れる心配がありません。 また、このエンドキャップによって、フィラメントが正確な位置に保たれます。フィラメントが少しでもずれると、ホットスポットが発生します。ホットスポットは大変な問題で、ウェハーが歪んだり、均一に硬化しなかったりします。私たちは、このエンドキャップがクォーツの熱膨張に合わせているようにしているので、スイッチを入れた瞬間にランプが割れることがありません。
スピードと熱のバランス
赤外線発振器は非常に強力です。1平方インチあたりの熱密度は、強制送風によるものよりもはるかに高いです。目標温度に到達するのに数秒しかかかりません。 これが新しい標準となっている理由です。これにより、より多くの製品を迅速に処理できます。 しかし、ここに問題があります。 そのような高い熱量は、装置に大きな負担をかけます。確かに、部品の加工時間は短縮されますが、実質的には装置内に「小さな太陽」を置いているようなものです。もし冷却システムが不十分だと、装置自体が破損してしまいます。つまり、バランスが重要なのです。