なぜ、対流式オーブンを放棄し、IR加熱方式を採用するのか？
ほとんどの半導体製造工場では、もはや昔ながらの対流式オーブンを使わなくなっています。それも当然です。鉛フリー部品の使用が求められる一方で、エネルギーコストを削減する必要もあるため、従来の方法ではもう十分ではないのです。
従来の熱風式オーブンを考えてみてください。巨大な金属製の箱を温めるためにお金を払い、その中の空気を温めるだけで、ごく小さな部品を温めることができるのです。これは明らかに無駄遣いです。
一方、赤外線加熱方式は全く異なります。部屋全体を温めるのではなく、電磁波を直接基板に当てるのです。効率的で、速いのです。
物理的に見ても、赤外線は接着剤やフォトレジストの吸収帯をターゲットにしているのです。空気と戦うのではなく、直接部品を加熱するのです。そのため、装置が十分に温まるまで待つ必要がありません。
鉛フリー工程を扱う場合、温度管理は非常に重要です。少しでも誤差があると、はんだが固まったり、不快な空洞ができたりします。短波長の赤外線を利用することで、表面に高密度の熱を与えることができ、基板全体が焼けてしまうこともありません。
そして、エネルギー節約も実現されます。
対流式オーブンは熱が漏れやすいという問題があります。一方、赤外線ランプはほぼ瞬時に点灯・消灯します。長時間の予熱作業も不要です。また、大量のガスや溶剤を使わないため、作業環境もよりクリーンに保たれます。ウェーハ1枚あたりの消費電力も少ないため、「グリーンファブ」の目標を達成しやすくなります。
しかし、それでも完璧というわけではありません。何かしらのトレードオフがあります。
素晴らしい速度を得られますが、熱の集中という問題にも対処しなければなりません。ウェーハの位置が正確でなかったり、ランプの配置が少しずれていると、熱の集中が起こります。また、冷却システムが基板から反射される熱に対応できるかどうかも重要です。そして、コンベアベルトの速度がランプの出力に比べて遅すぎると、部品の端が焼けてしまいます。
バランスを取るのが難しいのです。生産効率と熱精度のバランスを常に考えなければなりません。しかし、そのバランスをうまく取れれば、全く別次元の効果が得られます。