なぜ半導体の加熱には真空式赤外線加熱が最適なのか
業界では、鉛フリーや低炭素化の基準が強く求められている。理論上は素晴らしいことのように思えますが、実際に機械を操作する人々にとっては大きな悩みの種となります。
従来の対流式オーブンでは、真空状態では使えません。真空状態では空気を動かすことができず、たとえ可能だとしても、汚染物質が作業場中に飛び散ってしまいます。そのため、私たちは真空対応の赤外線加熱器を利用します。空気を使わずに、電磁波を直接ワークピースに当てるのです。中間媒体が不要で、汚れも発生しません。
実際の動作原理
空気を取り除けば、対流の心配はありません。残留するのは放射と伝導のみです。
これらの加熱器は、フォトレジストや接着剤が効果的に吸収する特定の波長に調整されています。空気がある部屋全体を温める必要がないため、エネルギーは直接ウェーハに届きます。
非常に速いです。数時間かかっていた工程が数分に短縮されます。
難点：材料と熱
任意のランプを真空状態に置くわけにはいきません。高純度の石英や特殊なセラミックスを使用します。なぜなら、「ガス放出」が大きな問題になるからです。もし加熱器から微小な粒子が漏れ出せば、ウェーハが破壊されてしまいます。
また、出力にも注意が必要です。高出力の赤外線ランプは急速に熱を発生させますが、注意しなければ局所的に高温になってしまいます。そのため、出力とウェーハの熱容量のバランスを取る必要があります。うまくいかないと、シリコンが変形してしまいます。
メリット
赤外線加熱を利用することで、溶剤を使った加熱方法を捨て去り、クリーンルームのエネルギー消費を削減できます。さらに、環境に優しいポリマーやハロゲンフリーのはんだペーストに必要な精密な温度制御も可能になります。
ただし、欠点もあります。真空チャンバー内にこれらの装置を設置するには、特別な接続手段が必要です。もし密封が不完全だと、漏れが起き、ランプが酸化して壊れてしまいます。
つまり、驚異的な速度と純度を得られる反面、真空状態を維持するためには完璧な密封が必要なのです。