なぜ赤外線硬化が無鉛半導体の加工に適しているのか
正直言って、従来の対流式オーブンはもはや時代遅れに思えます。ほとんどの半導体工場では、赤外線を利用した硬化処理が採用されています。それにはしっかりとした理由があります。つまり、無鉛で環境に優しい処理を実現しつつ、生産ラインの速度を落とすことがないからです。
空気を加熱する必要はない
従来のオーブンの仕組みを考えてみましょう。まず空気を加熱し、その空気がウェーハを温めるのです。これは中間媒体を使う方法で、大量のエネルギーが無駄に消費されます。
一方、赤外線は違います。電磁波を利用してエネルギーを直接基材に送り込むのです。つまり、硬化剤の吸収帯に狙いを定めて加熱するのです。部屋全体をサウナのようにする代わりに、実際に乾燥が必要な部分だけを加熱します。
これは精密で効率的です。そして、理にかなっています。
適切な温度での硬化
無鉛のはんだや接着剤は繊細です。従来の有鉛材料よりも高い温度と、より厳密な温度管理が必要です。
温度が高すぎるとチップが破損してしまいます。逆に低すぎると、接合部が弱くなり、部品が壊れてしまいます。
赤外線ランプを使えば、温度上昇の速度をコントロールできます。数秒で目標温度に到達します。これにより、基材が長時間高温状態に置かれることがなくなり、歪みも防げます。
デメリットもある（完璧なものはない）
良い点は、エネルギーコストが削減されることです。「オーブンが予熱するのを待つ」必要もありません。スイッチを入れるだけで、光子がターゲットに当たり、すぐに処理が始まります。
しかし、デメリットもあります。赤外線は直線的にしか作用しません。ウェーハの形状が複雑だったり、深い溝がある場合、熱が均等に届かない可能性があります。そのため、ランプの位置や波長を慎重に調整する必要があります。少し計画が必要ですが、その分、良い結果が得られます。
環境に優しい
また、環境面でも利点があります。燃焼が不要で、加熱要素からVOCが発生しません。反応を早く進めるために鉛系触媒を使う必要もありません。
これはクリーンな電気的な処理法であり、グローバルな「より環境に優しい工場」への取り組みにもぴったりです。エンジニアも余計な手間をかける必要がありません。