悪夢を止める：高負荷加熱時のウェーハの清潔さを保つために
大量生産の半導体製造現場で働いたことがある人なら、その苦労はよくわかるでしょう。赤外線ランプが故障すると、それは単なる部品の故障ではなく、大惨事です。突然、使えなくなった加熱素子だけでなく、ウェーハもクォーツの破片やハロゲンガスで覆われてしまいます。本当に大変な状況です。
私たちは、そういうことが起こらないように、特別にIRシステムを設計しています。
適切な距離の設定
ランプがウェーハからどの程度の距離にあるべきかを単純に推測するのは危険です。代わりに、クォーツ製のケースが高温になったときの膨張具合や、短波放射の挙動を考慮します。
ランプが近すぎると、局部過熱や熱衝撃が発生します。逆に遠すぎると、加熱に時間がかかりすぎます。私たちは、熱が均一に分布しつつ、ランプがウェーハに当たらない程度の最適な距離を見つけ出します。
安全対策の実施
ランプが故障する可能性もあるため、私たちは最善を願うだけではありません。物理的な障壁を設けています。
ランプとウェーハの間には高純度のクォーツ製のシールドを配置します。これは一種の「犠牲層」と考えることができます。もしランプが割れたり壊れたりした場合、このシールドが破片を受け止めてくれます。確かにランプは失われますが、ウェーハは守られます。これは毎回受け入れる価値のある交換です。
また、壁の厚さも重要です。壁が薄すぎると熱が早く伝わりますが、急速な温度変化によって壁が壊れてしまいます。そのため、真空封止が崩れずに高負荷のサイクルに耐えられるように、壁の厚さを調整します。
冷却の問題
高出力のランプの問題点は、速さを得るために必要な熱密度を提供する一方で、冷却システムに大きな負担をかけることです。
もし冷却用の空気の流量が不十分だと、ランプの端が過熱してしまいます。そうなると、密封が早期に破れてしまいます。簡単に言えば、空気の流れは出力に見合っていなければなりません。電極を冷やしておけば、システム全体も正常に機能します。