熱風を待つのはやめよう：半導体加工においてIR加熱が最適な理由
正直に言って、熱風循環方式は非効率的です。処理に時間がかかります。つまり、空気が温まるのを待ち、その空気で基板が加熱されるのを待つというわけです。半導体加工の世界では、このような無駄な時間は単に厄介なだけでなく、実際に金銭的な損失にもつながります。
私たちは、空気を加熱するのではなく、直接部品を加熱する方法を採用しました。それこそが、赤外線加熱と高精度なアルミニウム反射板の役割です。
革命的なのは反射板の力
もし単に赤外線ランプだけを使った場合、エネルギーの半分が無駄になってしまいます。光はあらゆる方向に放出されるため、その熱の多くが機械のフレームに当たってしまい、無駄になってしまいます。
だからこそ、高純度のアルミニウム反射板を使用します。これはまるで熱の鏡のようなものです。アルミニウムを適切に曲げることで、無駄になったエネルギーを拾い上げ、直接ワークピースに戻すのです。
アルミニウムは赤外線を非常に効果的に扱えるため、ビームを集中させることができます。その結果、部品は数秒で目標温度に達します。数分ではなく、数秒です。
中間段階を省略する
熱風方式には、面倒な「熱遅れ」という問題があります。まずチャンバーを加熱し、次に空気を加熱し、最後に部品を加熱する必要があります。手順が多すぎます。
一方、IR加熱では、そのような中間段階をすべて省略できます。反射板を使うことで、最大限のエネルギーを直接ウェーハや部品に届けることができます。
また、設備も簡素化されます。巨大な送風機や厚手の断熱ダクトは不要です。必要なのはランプ、反射板、そして安定した温度を維持するためのPIDコントローラーだけです。
注意点とその対処法
ただし、ここにはトレードオフがあります。高温になりすぎると、ホットスポットが発生する危険があります。
もし反射板が少しでもずれていたり、部品がランプに近すぎると、基板が焼けてしまう可能性があります。これは急速に起こります。また、急激な温度変化に対応できる冷却システムも必要です。そうしないと、部品が変形してしまいます。
重要なのは、ランプと部品との間の距離を正確に調整することです。そうすれば、熱が均一に分布されます。これさえうまく行けば、他の問題は解決されます。