ウェーハ製造工程における赤外線加熱とセンシングの最適化
現在、半導体製造装置をよりカーボンニュートラルなものにするための取り組みが活発に行われています。そのため、従来の抵抗式加熱から離れて、短波長の赤外線を利用する方向に進んでいます。
こうすることで、ウェーハ表面を直接加熱できるのです。ウェーハを適切な温度にするためにチャンバ全体を加熱する必要がなくなります。これにより、無駄な熱が大幅に削減され、電力コストも抑えられます。
加熱の詳細
ウェーハ製造装置においては、重要なのは熱密度です。ハロゲン系の赤外線ランプを使用する理由は、その速さにあります。他のどの方法よりも迅速に温度を上昇させることができます。
しかし、速さだけでは不十分です。正確なセンサーを使わないと、目標温度を超えてしまいます。この業界では、過剰な加熱は単なるエネルギーの無駄遣いだけでなく、高価なウェーハが破壊される原因にもなります。
センサーの問題点
真空状態で作業する場合、空気の温度だけを頼りにしてはいけません。それでは正確なデータが得られません。
その代わりに、非接触型の高温計を使ってウェーハの放射率を監視します。このセンサーは電源装置と連携し、実時間でランプの出力を調整します。
もしセンサーの反応が遅かったり、仕様が間違っていれば、ウェーハの一部が他の部分よりも高温になってしまいます。これにより、均一でないエッチングや沈着が起こります。理想的ではありません。
トレードオフ
赤外線を利用することは、「グリーンファクトリー」の目標を達成するための良い方法です。加熱時間を大幅に短縮でき、使用するエネルギーの効率も向上します。
しかし、それは無料のサービスではありません。高強度の赤外線ランプは大量の熱を放出します。そのため、冷却システムやヒートシンクをしっかりと設計する必要があります。
もし冷却が追いつかなければ、ランプの筐体が損傷し、石英製のケースも早く劣化してしまいます。結局のところ、余分な電力を防ぐ唯一の方法は、センサーを正確に校正することです。