なぜ、現代の半導体製造工場には真空型赤外線ヒーターが最適なのか
半導体業界では、「無鉛化」や「ゼロ排出」を目指して努力が続けられています。長年にわたり、私たちは大規模な対流式オーブンを利用してきました。しかし、大量の空気を加熱することはエネルギーの無駄遣いです。さらに、動く空気はほとんどがほこりや微粒子の運搬手段となり、ウェハーを損傷させる原因となります。
そのため、私たちは真空対応の赤外線ヒーターに切り替えました。これにより、プロセス全体が効率的になります。
実際の仕組み
真空状態では、空気を使って熱を移動させることはできません。物理的に不可能です。そのため、放射能を利用します。太陽光が肌に当たるのと同じです。赤外線ランプから出る電磁波は、基板を直接通過し、材料自体を加熱します。チャンバーの内壁や周囲の空気を温める必要はありません。強制送風も、大規模なフィルタリングシステムも不要です。直接的なエネルギー供給だけで十分です。
これにより、エネルギー消費が抑えられ、ウェハーもより清潔に保たれます。
無鉛材料の硬化処理
無鉛のはんだや接着剤を使用する場合、それらは非常にデリケートです。温度が適切でないと、酸化や変形が起こります。
そこで、短波長の放射能を利用します。速いのです。数秒で所定の温度に到達します。これにより、部品が不必要に長時間熱さらされることがなくなります。敏感な部品が壊れるという問題も避けられます。
現実の課題（トレードオフ）
しかし、市販のランプをそのまま真空状態で使うわけにはいきません。密封部分や電気的な接続部分は最高品質でなければなりません。さもなければ漏れが発生します。また、真空ポンプが使用する樹脂に適していなければ、クォーツ管に汚れが付着します。そうなると、赤外線が届かず、加熱効果が低下します。この場合、定期的な清掃や特別なコーティングが必要になります。
しかし、これらをうまく調整すれば、より清潔な作業環境が得られ、作業効率も向上します。そして、環境目標も達成できます。まさにウィンウィンです。