もし、半導体製造用のクリーンルーム用オーブンの設計に携わったことがあるなら、「壁が過度に熱くなる」という問題の厄介さをご存知でしょう。
これはよくある問題です。対流加熱を使って空気を温めますが、その空気は思った場所に留まりません。どこにでも当たってしまいます。すると、外側のカビネットが過度に熱くなってしまい、安全性の観点から見ても悪夢的であり、エネルギーの無駄遣いにもなります。
そこで、私たちは空気と戦うのをやめて、それを完全に無視することにしました。だからこそ、方向性のある赤外線加熱を採用したのです。
実際の動作原理
赤外線加熱は、スペースヒーターというよりは、懐中電灯のようなものだと考えればよいでしょう。部屋全体を温めるのではなく、電磁波を直線的に送り出します。
ランプの位置を適切に調整し、反射板を使うことで、そのエネルギーをウェハーや基板に直接当てることができます。熱は必要な場所にだけ行きます。そのため、カビネットの壁は熱くならず、触っても冷たく感じられます。
電力消費とそのデメリット
高出力の赤外線アレイを狭いスペースに収めると、熱密度が非常に高くなります。これは、私がこれまで使ってきたどの強制換気システムよりも速く温度が上昇します。また、トレイ上の特定の領域だけを加熱でき、チェンバーの他の部分は温まりません。
しかし、注意点もあります。フィラメントが非常に高温になるため、センサーの位置を正確に設定する必要があります。もしピロメーターの位置が少しでもずれると、システムが温度を下げる前に目標温度に到達してしまいます。つまり、精度が求められるのです。
より安全な作業環境
最も良い点は、壁を温めるためのエネルギーを無駄にしなくて済むことです。その結果、分厚い断熱材や騒音の大きい冷却システムを不要にできます。
機械のサイズも小さくなり、見た目も清潔になります。そして何よりも、オペレーターが機械に寄りかかっても火傷の危険がありません。部品を完全にコントロールでき、安全に操作できるのです。