半導体装置の内部を加熱しながら、外部は冷たく保つ方法
半導体装置においてよくある問題として、内部を高温にする必要がある一方で、外部が高温になってしまうのは避けたいというものです。対流や一般的な加熱方式を使うと、熱が装置の外壁に広がってしまい、機械を操作する人にとって危険な状況になります。さらに、温める必要のない金属部分まで無駄にエネルギーを消費してしまいます。
解決策は、方向性のある熱を利用することです。
この問題を解決するために、私たちは短波赤外線ランプを使用します。これは、スペースヒーターの代わりに使う懐中電灯のようなものです。赤外線は直線的に進むため、直接当たった部分だけが加熱されます。ランプの角度や反射板を調整することで、熱をウェーハや部品に正確に向けることができます。装置の他の部分は影響を受けません。
しかし、単純にランプを設置すれば済むわけではありません。波長や焦点を適切に設定する必要があります。私たちは短波赤外線を選ぶ理由は、空気をより効果的に貫通し、より深く熱を伝えるからです。目標は、集中した熱ゾーンを作り出すことです。
もし反射板の位置がずれたり、ランプが大きすぎたりすると、「熱の漏れ」が起こります。これは厄介です。そのため、ランプの配置を決める前に、チャンバー内の熱分布を事前に把握しておくことが重要です。
その効果は十分に価値があります。
まず、オペレーターが高温の金属部分に手を触れて怪我をする心配がなくなります。また、クリーンルームのHVACシステムにとっても良いことです。不要な廃熱が部屋内に放出されず、環境がより安定します。
ただし、いくつかのデメリットもあります。赤外線ランプは永遠に使えるわけではなく、通常の抵抗式ヒーターよりも早く壊れてしまいます。そのため、ランプが故障する前に交換するためのメンテナンススケジュールを立てる必要があります。また、短波赤外線は非常に強力なため、適切な保護対策が必要です。メンテナンス時には、誰かが直接ランプを見ないようにしなければなりません。