なぜ半導体製造において熱風を使わずに赤外線を利用するのか
もし依然として熱風循環方式を使っているのであれば、おそらく多くの時間を待つことに費やしていることでしょう。半導体の高度な加工プロセスにおいては、この待ち時間が大きなボトルネックとなります。
赤外線加熱に切り替えるということは、高価な新しい装置を購入するという意味ではありません。重要なのは、時間を節約することです。
空気を使った加熱の問題点
熱風がどのように機能するか考えてみてください。まず空気を温め、その空気が基板上の部品を温めるのです。つまり、中間者が必要になります。そして、中間者は遅いのです。
一方、赤外線は異なります。電磁波を直接目的の材料に当てるのです。中間者は不要で、空気が温まるのを待つ必要もありません。私たちが開発したシステムでは、従来の強制送風式のものよりも5～10倍速く温度が上昇します。本当に速いのです。
装置の構造
ただ、赤外線ヒーターを段ボール箱に入れて使えばいいわけではありません。特にクリーンルーム内ではそうはいきません。
私たちは高品質のステンレス鋼を使ってヒーターケースを作ります。これにより、ガスの放出や腐食が防がれます。しかし、実はこのケースは鏡のような役割を果たします。内部の形状を丁寧に設計することで、すべての光子が正しくワークピースに戻るようにしています。角度が少しでもずれると、エネルギーが無駄になり、熱も失われてしまいます。
注意点とその対処法
赤外線は非常に強力で速く作用します。古い空気循環式のシステムにそのまま置いてもうまく機能しません。もし材料が急激な温度上昇に耐えられない場合、壊れてしまう可能性があります。それを防ぐために、PIDコントローラーを使用して徐々に温度を上げていきます。これは、照明の明るさを調整するのと同じです。そうすることで、材料がショックを受けるのを防ぎます。
実際の効果
空気量の心配をせず、放射エネルギーに焦点を当てることで、2つの良い結果が得られます。
第一に、予熱や浸透にかかる時間が大幅に短縮されます。つまり、1時間あたりに処理できる数が大幅に増えます。
第二に、装置のサイズが小さくなります。巨大な空気循環室が不要になるため、全体の装置が小さくなります。壁を移動したり、倉庫スペースを借りたりする必要もありません。