無駄なエネルギーの消費をやめましょう
シリコンウェーハを加熱するとき、1ワットでも無駄にしてはいけません。
問題は、一般的な石英ランプはエネルギーをあらゆる方向に放出してしまう点です。360度全方位に放射されるため、実際に加熱されるべきウェーハではなく、機械自体が加熱されてしまいます。これは明らかな無駄です。
この問題を解決するために、私たちは金色にコーティングされた反射板を使用します。これは単純な物理法則に基づくもので、エネルギーを方向転換させて、赤外線を再びウェーハの方に向けて送り返すのです。
正確な焦点設定
ここで重要なのが金です。金は他のどの材料よりも赤外線を効果的に反射するからです。ランプを金色にコーティングされたフォーカスキャビティ内に配置することで、短波長の赤外線を集中したビームにしています。
もはや「端でのエネルギー損失」や「側面からのエネルギー漏れ」はありません。1平方センチメートルあたりの熱量が大幅に向上し、目標温度に到達するのがずっと早くなります。
ただし、距離には注意が必要です。
ランプを近すぎて取り付けると、ウェーハに热点ができてしまいます。逆に遠すぎると、エネルギーが薄くなってしまい、十分な温度を得るために電圧を上げなければなりません。それではランプが壊れてしまいます。私たちは、ピークの放射がウェーハ表面に正確に当たるように、焦点を調整するのに多くの時間を費やしています。そうすることで、ウェーハ全体に均一な温度分布が得られます。
トレードオフ
ただし、これは「設定しておけば何もしなくて済む」というような簡単なアップグレードではありません。
この反射板は熱を集中させるのが非常に優れているため、ランプ自体が開放型のシステムよりも高温になります。冷却装置を怠ってはいけません。ファンを使おうが、水冷装置を使おうが、ランプにかかる余分な熱負荷に対応できるようにしなければなりません。
冷却が不十分だと、数時間以内にフィラメントが焼けてしまいます。効率性を求めるためには、高い代償が必要です。
なぜ価値があるのか
うまく機能すれば、とても簡単に目的の温度に到達できます。また、プロセス温度に到達するために必要な総電力も少なくて済みます。その結果、電源装置への負担も軽減されます。さらに、加熱装置全体も小型化できます。
現場のエンジニアにとっては、温度上昇が速くなり、ウェーハの熱バランスに対する信頼性も高まります。つまり、よりシンプルになるのです。