なぜ無鉛チップの製造に赤外線硬化法を採用するのか
半導体業界では、「無鉛」で環境に優しい仕様へと移行しようとしています。これは正しい方向性ですが、製造工程をより複雑にしてしまいます。
長年にわたり、私たちは対流式のオーブンを利用してきました。しかし正直に言うと、大量の空気を加熱するのは時間がかかり、エネルギーの無駄遣いにもなります。そこで、赤外線硬化法を採用するようになったのです。赤外線は空気を温める代わりに、エネルギーを直接ウェハの表面に送り込みます。化学薬品や重い消耗品も不要で、クリーンで直接的な熱源となります。
実際の動作原理
寒い日に太陽の光が肌に当たるのを想像してみてください。空気全体が温まらなくても、光子が直接肌に当たれば十分です。赤外線も同じ原理です。ウェハだけをターゲットにして加熱するので、チャンバー全体を温める必要がありません。また、ウェハに何も触れないため、機械的な汚染やコンタミネーションの心配もありません。つまり、よりクリーンです。
距離と熱量のバランス
問題は、赤外線ランプとウェハの間の距離です。ランプを近すぎに設置すると、ウェハの端が焼けてしまったり、過度に熱くなってしまいます。逆に遠すぎると、硬化に時間がかかり、生産効率が低下します。どちらも望ましくありません。
私たちは、熱が強力でありながら均一に分布する最適な距離を目指しています。高ワット数の短波ランプを使用すると、素早く熱を発生させることができます。しかし、正確な調整が必要です。また、ウェハが熱くなるとわずかに膨張するため、少し余裕を持たせる必要があります。
実際の課題
赤外線硬化法も完璧な方法ではありません。いくつかの問題点があります。赤外線は直線的に作用するため、ウェハホルダーやクランプのような障害物があると、その部分が冷えてしまいます。これを解決するために、ランプの配置や反射板の追加に多くの時間を費やしています。また、ウェハがその領域を離れた後も、適切に冷却するシステムが必要です。適切に冷却できなければ、問題が生じます。