半導体製造工場において、熱を適切な場所に留めることが重要です。高出力の赤外線ランプは、莫大な量の熱を放出します。半導体製造工場では、そのエネルギーはウェーハに当たるためだけに使われます。それ以外の用途はありません。
もし、その熱を制御しなければ、熱が機械の内部に広がってしまいます。すると、内部の部品が焼けてしまい、敏感な電子機器もダメになってしまいます。これは深刻な安全上の問題です。
熱を望む場所に送る方法 問題は、通常の赤外線ランプが360度四方にエネルギーを放出してしまうことです。これを防ぐために、石英ガラス製のシールドを使用します。これらは熱の壁として機能し、熱が機械の内部に逃げるのを防ぎ、ウェーハに向かって戻す役割を果たします。これが、機械全体をオーブンのようにしてしまわずにウェーハを適切な温度に保つ唯一の方法です。
なぜ石英を使うのか 石英を使う理由は、圧力がかかっても壊れないからです。普通のガラスを使った場合、ランプがフルパワーになるとすぐに割れてしまいます。しかし石英は、そのような熱衝撃に耐えられます。短波長の赤外線は通過できますが、対流による熱の移動は防げます。
ただし、一つ注意点があります。石英表面を常に清潔に保つ必要があります。もしほこりや有機物が付着してしまうと、それが燃えてしまいます。そうなると「ホットスポット」ができ、ウェーハが不均等に加熱されてしまいます。最悪の場合、シールドが壊れてしまいます。
バランスの取り方 もちろん、何も無料ではありません。シールドを追加すると、ランプの出力が少し低下します。その分を補うために、出力を上げたり、ランプを近づけたりする必要があります。しかし、出力を過剰に上げると、冷却システムが余分な熱を処理するのに苦労します。
つまり、正確な制御と強力な出力の間で絶えずバランスを取っていく必要があるのです。