IR加熱を用いたMEMSセンサーワークの乾燥処理
MEMSの製造に携わったことがある人なら、ウェットエッチングや洗浄後の残留水分を除去するのがどれほど面倒かご存知でしょう。これは大きなボトルネックです。多くの場合、すべての部品を対流オーブンに入れて加熱しますが、それはまるでパイの一片を温めるためだけに家全体を温めているようなものです。これでは莫大なエネルギーが無駄になります。
そのため、私たちは短波長の赤外線ランプを使用します。ワークの周囲の空気を加熱するのではなく、直接表面を加熱するのです。これは、環境に優しい工場を運営するためのずっと効率的な方法です。
速度の面
最良な点は、温度上昇がほぼ瞬時に行われることです。抵抗式ヒーターの場合、動作開始までに時間がかかり、機械が起動するのを待っている間も電力が消費され続けます。しかし、赤外線ランプはそうではありません。すぐに所定の温度に到達します。短波長の光を利用しているため、熱はワーク内部に浸透し、基板が過熱する前に液体が蒸発します。その結果、機械のサイズが小さくなり、電力代も大幅に削減できます。
製造の詳細
ランプには高純度の石英製のケースが使用されています。半導体製造では金属汚染が大きな問題となるため、ここでは一切リスクを冒しません。また、フィラメントの調整によって、発光ピークがワーク材料が吸収するのに適した波長になるようにしています。
しかし、注意が必要です。ある一点に過剰なエネルギーを与えると、ワークが変形したり、熱衝撃が起きたりします。これを防ぐために、ランプとワークの距離を調整したり、パルス出力制御器を使用したりします。そうすることで、温度を安定して保つことができます。
コスト面でのメリットとデメリット
IR加熱を使用することで、いくつかのメリットがあります。不要な電力の消費が減り、巨大で複雑な強制送風システムも不要になります。しかし、デメリットもあります。IRは直線的な照射しかできないのです。ウェーハキャリアに厚いリブや何らかの遮蔽物があると、冷却される部分ができてしまいます。特に200mmや300mmサイズのウェーハの場合、正確な位置合わせが必要です。少しでもずれてしまうと、乾燥によるストライプが生じ、センサーの歩留まりが低下してしまいます。