なぜ赤外線加熱が熱風加熱より優れているのか（そして、どのような場合には適していないのか） まず、遅延の問題について話しましょう。熱風循環方式を使う場合、基本的には待つしかありません。空気を加熱した後、その空気がウェーハを温めるのを待つわけです。これは中間過程と言えます。半導体製造においては、この遅延が大きな障害となります。生産効率が低下し、全体的に処理速度が遅くなってしまいます。
だからこそ、私たちは赤外線加熱へと移行しているのです。赤外線加熱では、中間過程が省かれます。赤外線は直接対象物に放射されるので、待つ必要がありません。余計な手間もありません。
速度の違いは驚異的です。 対流式オーブンを考えてみてください。そのオーブンには巨大な熱容量があります。温度設定を変更しても、空気全体が変化するまで時間がかかります。とても遅いのです。
一方、赤外線ランプは、数ミリ秒で目的の場所に到達します。また、高精度なサーミスタをヒーターブロック内に取り付けることで、状況を正確に把握できます。これにより、強制送風式オーブンでよく見られる「オーバーシュート」の問題も回避できます。
しかし、単にランプを接続しておけばいいわけではありません。 追跡機能が必要です。私たちは、熱容量が非常に小さいサーミスタを使用しています。なぜかというと、センサーが大きすぎると、反応が遅くなるからです。実際の表面の状態に比べて、2～3秒遅れて数値が反映される可能性があります。
高速ラインでは、数秒の違いが完璧なウェーハとダメになったウェーハの違いになります。そのため、PIDループを正確に保ち、迅速に反応させるために、センサーを可能な限り基板の近くに配置しています。
しかし、ここに問題点があります。 赤外線加熱は万能な解決策ではありません。確かに速いですが、状況によっては不安定になることがあります。もしランプの位置がウェーハの配置と完全に一致しなければ、「ホットスポット」が発生します。
熱風はまるで暖かい毛布のようで、均一です。一方、赤外線はビームのようで、方向性があります。熱が均一になるように、ランプの出力と距離を調整する必要があります。また、遮蔽を適切に行わないと、ウェーハがまだ温まっている間に周囲の部品が焼けてしまいます。少し手間がかかりますが、得られる速度の速さを考えれば、その努力は価値があります。