ケース内部での加熱をやめよう：ウェーハを加熱するためのより良い方法
ウェーハを加熱するときは、エネルギーが直接ウェーハに当たることが重要です。機械の壁面にエネルギーが当たってはいけません。
問題は、一般的な赤外線ランプでは、熱が360度全方位に放出されてしまう点です。狭い半導体製造装置内では、これは大きな問題となります。内壁がまるで巨大なスポンジのように機能し、不均一な熱が発生し、それによってウェーハが変形したり、最悪の場合、操作者が触れてしまうと火傷を負う可能性があります。
熱を集中させる
そこで役立つのが方向性のある赤外線光源です。単に石英管をそのまま使うのではなく、専用の反射器やコーティングを使用します。これは、電球の代わりに懐中電灯を使うようなものです。赤外線エネルギーを前方に向けて反射させ、ウェーハに直接熱を届けます。このようにして、エネルギーの無駄遣いを防げます。結果として、ウェーハは所定の温度に到達しますが、装置の外側は十分に冷たく保たれます。
「ゴールディロックス」距離
ランプとウェーハの間の距離を正しく設定するのは、少し難しい作業です。
距離が近すぎると、ウェーハ表面に不均一な熱が生じ、穴が開いたりすることがあります。一方、距離が遠すぎると、温度を素早く上昇させるのに必要な強度が得られません。
通常は、ランプの出力や目指す温度勾配を考慮して、最適な距離を決定します。放射線がウェーハ全体に均等に広がるための十分な余裕が必要です。
注意点
しかし、これは魔法の杖ではありません。何かしらの Trade-offがあります。
ビームを集中させるため、焦点付近の熱密度は非常に高くなります。PIDコントローラーの設定が適切でないと、瞬く間に設定温度を超えてしまいます。
また、反射器を清潔に保つことも重要です。ほんの少しのほこりや化学物質の残留でも、ビームを散乱させてしまいます。そうなると、最初に解決しようとしていた「過度な加熱」という問題に戻ってしまいます。