装置を加熱するのはやめましょう：ウェーハを加熱するためのより良い方法
半導体製造における課題としては、ウェーハを十分に加熱する必要がある一方で、装置自体が溶けてしまっては困ります。
一般的なヒーターは、エネルギーをあちこちに放出します。これでは効率が悪く、余分な熱が装置の内部に蓄積され、その結果、操作員が火傷したり、装置のフレームが変形したりしてしまいます。これは実験室としては良い方法とは言えません。
熱を集中させる
この問題を解決するために、私たちは短波長の赤外線ランプを使用します。空気によって熱を移動させるのではなく、赤外線ランプは放射によって熱を届けます。
ポイントは、金メッキされた反射板や焦点レンズを使うことです。これにより、熱をウェーハの表面に直接当てることができます。まるでスポットライトを使うようなものです。ほとんどのエネルギーが目的の場所に行き、装置の内壁はずっと低温のままです。
最適な距離を見つける
ここでは距離がすべてです。
ランプを近づけすぎると、熱が強くなり、均一な温度ではなく「ホットスポット」ができてしまいます。しかし、逆に遠くに置きすぎると、効率が低下します。エネルギーが散乱し、結局はウェーハではなく部屋全体が加熱されてしまいます。
ウェーハのサイズに応じて、適切な焦点距離を設定する必要があります。バランスが重要です。
安全を確保する
目標は、装置の外側が触っても冷たく感じられることです。赤外線光源を隔離し、方向性のある光学素子を使うことで、内壁の温度を火傷の危険な領域以下に保つことができます。
ただし、高ワット数のランプは光源部分が非常に高温になります。そのため、冷却ファンや水冷システムは十分な性能を持っている必要があります。冷却が不十分だと、どんなにランプの位置を正確に調整しても、熱が断熱材を通過してしまいます。
また、補足として、高耐熱性のケーブルを使用しましょう。ランプのそばで絶縁体が溶けてしまうのは避けたいものです。