時間の無駄をやめましょう：ウェーハの加熱において、なぜIR加熱が強制送風より優れているのか
もし今も半導体の深層加工に強制送風を使っているのであれば、実際には空気が仕事をこなすのを待っているだけです。
考えてみてください。強制送風の場合、まず空気を温めなければならず、その後でその熱をウェーハに伝えなければなりません。これは中間者が必要なプロセスです。このため、作業に遅れが生じます。
一方、IR加熱はその中間者を省略します。電磁波を直接ウェーハ表面に当てるのです。待つ必要も、遅れもありません。ただ熱が加わるだけです。
ここでの真の利点は速度です。
対流式オーブンの場合、空気の熱容量と戦わなければなりません。反応が遅く、温度を上げるのに時間がかかり、冷却するのにさらに時間がかかります。一方、IRランプは瞬時に目的の温度に到達します。
つまり、数分ではなく、数秒で目的の温度に到達するのです。この効果を各バッチに適用すれば、得られる時間は非常に大きくなります。
しかし、問題は距離です。IRエミッターとウェーハの間の距離を適切に設定するのが難しい点です。ランプを近づけすぎると、熱点や焦げ跡ができてしまいます。逆に遠すぎると、IR加熱の利点である迅速な温度上昇が得られません。
一般的には、波長を考慮することをお勧めします。短波は材料の奥深くまで届きますが、表面のみを加熱したい場合は中波が最適です。
もちろん、IR加熱も完璧なわけではありません。循環する空気のように均一ではありません。ウェーハの材料や厚みが異なる場合、温度にばらつきが生じます。
コントロールを失わないためには、PIDコントローラーや高速応答型のサーモカップルが必要です。これらがなければ、温度が過剰に上昇してしまう危険があります。また、冷却システムが急速な熱放出に対応できないと、チャンバー全体の温度が急上昇してしまいます。