半導体用真空チャンバーで高出力の赤外線ランプを使用したことがある人なら、その苦労はよくわかるでしょう。常に熱の問題と戦っているのです。
問題は、一般的なランプではエネルギーが360度全方位に散乱してしまうことです。密閉された真空環境では、その熱のほとんどがウェーハに当たることはありません。代わりに、熱はチャンバーの壁にぶつかってしまいます。これでは莫大な電力が無駄になり、装置の外側が非常に高温になってしまい、人が火傷を負う危険もあります。
解決策は、方向性のある加熱です。
単なる石英管を使うのではなく、反射コーティングや放物面反射器を使って、赤外線エネルギーを必要な場所にだけ送り込みます。つまり、ビームを絞り込むのです。
これは簡単な変更ですが、全てを変えてしまいます。もはや全体を温める必要はなく、必要な部分だけを温めればよくなります。
ただし、適当なランプを使ってはいけません。通常は短波長の赤外線発振器を使用します。これらは真空環境に適応しやすく、半導体材料との相性も良いのです。
しかし、注意点があります。出力密度に気を付けてください。
このようなランプは熱を集中させるため、焦点が数ミリでもずれると、ひどい熱点が生じてしまいます。問題を避けるためには、PIDコントローラーを使い、迅速に温度を測定できるピロメーターを併用することを強くお勧めします。正確に調整しないまま強い出力を加えると、ウェーハの端が焼けてしまいます。
最良な点は、この方法を使えば、チャンバーの壁に設置されている巨大で重たい冷却装置を使う必要がなくなることです。装置の外側は冷たく保たれ、メンテナンス時に作業員が火傷する心配もありません。また、冷却システムを改善するために専門家を呼ぶ必要もなく、処理能力も向上します。本当に効果的な方法です。