なぜ赤外線がホットエアよりも優れているのか
もし依然としてホットエアを使っているのであれば、実質的には半日以上を待つ時間に費やしていることになります。
これは「より優れた装置」を持っているかどうかの問題ではありません。重要なのは時間です。高度な処理においては、空気を利用して熱を伝える方法は最悪の手段です。数分間も待つことになり、その時間は何千枚ものウェーハを処理する際に積み重なっていきます。
一方、赤外線なら、その中間過程を省くことができます。空気のことは気にせず、直接ウェーハ表面にエネルギーを照射します。
待つことの本当のコスト
ホットエアの仕組みを考えてみてください。まずチャンバーを加熱し、その後内部の空気を加熱し、最終的にウェーハを加熱します。これは非常に時間がかかります。温度を上げたり下げたりするたびに、その遅れを感じることになります。
一方、赤外線ランプは違います。数秒で目的の温度に到達します。そうすることで、最大のボトルネックが解消されます。熱伝達がほぼ瞬時に行われるため、サイクルタイムが短縮されます。本当に速いのです。そして、それによって生産性が大幅に向上します。
「最適な距離」の見極め
ただランプを設置すればいいわけではありません。赤外線発振器とウェーハとの間の距離――つまり安全距離――が重要です。
距離が近すぎると、局所的に過熱してしまったり、ウェーハが変形したりします。逆に距離が遠すぎると、赤外線の強力な効果が得られません。
一般的には、ランプの波長に基づいて最適な距離を決定します。短波長の赤外線は材料の奥深くまで届きますが、使い方に注意が必要です。距離を正確に調整しないと、表面が焼けてしまいます。
課題：熱の管理
赤外線は非常に強力な力を持っています。だからこそ私たちはそれを好むのですが、同時に管理が難しい点でもあります。
空気循環はゆっくりと熱を広げていきますが、赤外線は特定の方向に熱を集中させます。まるでスポットライトのようです。レイアウトが正確でなければ、ウェーハ全体に均一な熱が得られません。
また、赤外線は実際には空気を温めないため、冷却システムは急激な温度上昇に対応できる必要があります。冷却システムが赤外線の急速な温度上昇に追いつけなければ、プロセスの精度が低下してしまいます。したがって、冷却も加熱と同じくらい効率的でなければなりません。