なぜウェーハ処理において熱風の代わりに赤外線を使うのか
半導体の高度な加工を速めたい場合、どこで時間が無駄になっているかを見極める必要があります。多くの場合、そのボトルネックは加熱プロセスです。
従来の装置では熱風を利用していますが、これは遅いプロセスです。まず空気を加熱し、その後でその空気がウェーハを温めます。まるでエアヒーターで部屋を温めるようなもので、時間がかかります。
一方、赤外線加熱では中間段階が不要です。電磁波を直接ウェーハ表面に当てるので、非常に迅速です。これにより、ワークフロー全体が変わります。
応答時間の問題
強制対流を利用する場合、熱的特性の影響を受けます。加熱要素や空気全体が適切な温度に達するまで待たなければならず、ウェーハが実際に温まるまでに時間がかかります。冷却も同様に遅いです。
しかし、赤外線ランプは異なります。スイッチを入れるとすぐに熱が発生し、電源を切れば熱の供給が止まります。これにより、より迅速に温度を調整でき、ウェーハを長時間加熱する必要がありません。
スペースの節約とコスト削減
赤外線加熱では大量の空気を動かすための巨大なチャンバーが不要なので、加熱領域を小さくできます。その結果、装置のサイズが小さくなり、混雑したファブ環境では大きなメリットとなります。
しかし、最も大きなメリットはWPH（1時間あたりのウェーハ処理数）です。空気の流れを待つ必要がないため、各サイクルにかかる時間が短縮されます。大量生産環境では、この数秒の差が大きな生産性の向上につながります。
問題点（必ず何か問題はある）
ただし、赤外線加熱も万能ではありません。熱が方向性を持つため、ウェーハ上に Hot Spot や Cold Spot ができる可能性があります。単純にランプを設置しても、均一な温度分布を得ることはできません。
そのため、バランスを取るためにはマルチゾーン構造が必要であり、高精度なセンサーも必要です。また、冷却システムが急激な温度上昇に対応できなければ、過剰な温度上昇が起こります。
私たちの経験では、この問題を解決する最善の方法は、赤外線アレイと高速な温度計を組み合わせることです。これにより、±1℃という厳密な温度管理が可能になります。