空気を加熱するのはやめよう：MEMSウェーハを乾燥させるためのより良い方法
MEMSの製造に携わったことがある人なら、ウェーハを乾燥させる際の苦労がどれほど大変かご存知でしょう。これはバランスを取る必要がある作業です。ウェーハを完全に乾燥させ、残留物を残さないようにしたいけれど、単純に熱を当ててしまうと、ウェーハ全体が歪んでしまいます。
多くの人は、ウェーハを通常の対流式オーブンに入れて乾燥させます。しかし問題は、そうしたオーブンではすべてが加熱されてしまうことです。空気も、壁も、筐体も……ウェーハ以外のすべてが加熱されてしまいます。これはエネルギーの無駄遣いであり、メンテナンスを行う人にとっては悪夢のような状況です。まだ熱くて肌を焼いてしまうほどの工具の壁に触れてしまう恐怖感は、何にも代えがたいものです。
だからこそ、私たちは短波長のIRランプを使った方向性加熱に切り替えました。
実際の動作原理
対流式加熱というのは、スペースヒーターを使って部屋を温めるようなものです。一方、IR加熱は、まるで懐中電灯のように、熱を発する仕組みです。エネルギーはランプのフィラメントから直接ウェーハへと直線的に伝わります。熱が目的の場所に集中するため、周囲の空気を温めるためのエネルギーの無駄がありません。その結果、ウェーハに必要な熱が与えられ、工具の表面は触っても涼しく保たれます。
適切な条件の設定
一般的には、高強度のクォーツハロゲン管を使用します。クォーツを使う理由は、短波長の放射線を通過させつつ、エネルギーを吸収しないからです。これにより、ウェーハを迅速に乾燥させるのに必要な高いパワー密度が得られます。
しかし、難しい点があります。それは反射板の調整です。ビームの角度を正確に設定しなければなりません。数度でもずれてしまうと、ウェーハが加熱されず、代わりにチャンバーの壁が加熱されてしまいます。そうなると、避けたい「焼け跡」ができてしまいます。つまり、正確な調整が不可欠です。
安装時の現実
これは単純に接続すれば終わりというわけではありません。高出力のIRランプは大量の電流を消費します。もし電源がその急激な電流の増加に対応できなければ、大変なことになります。
また、扱う際にも注意が必要です。これらのクォーツ管は壊れやすいのです。交換時に少しでも乱暴に扱ってしまうと、ランプが破損してしまいます。
便利にするためには、標準化されたコネクタを使用することをお勧めします。そうすれば、簡単に交換できます。ただし、起動時間には注意が必要です。サイクルを早く進めるために出力を過度に上げると、フィラメントが早く壊れてしまいます。重要なのは、速度と耐久性のバランスを見つけることです。