赤外線加熱と強制送風の比較：MEMSウエハを乾燥させるためのより優れた方法
もしMEMS製造ラインで働いたことがあるなら、その手順はよくわかるでしょう。ウェットエッチングや洗浄の後は、ウエハ上の水分を取り除かなければなりません。現在でも、多くの古いラインでは依然として強制送風方式が使われています。確かに効果的ですが、速度が遅いのが欠点です。
最近では、ますます多くのエンジニアが赤外線加熱に切り替えています。なぜでしょうか？それは、待つ時間にうんざりしているからです。
「空気が温まるのを待つ」という問題点
強制送風方式の問題点は、処理速度が遅いことです。まず空気を温め、それによってチャンバー全体が温まり、最終的にウエハが温まります。つまり、多くの中間過程が必要になります。大量生産の場合、この遅れが大きなボトルネックになります。
一方、赤外線加熱では、部屋全体を温める代わりに、放射エネルギーが直接ウエハ表面に当たります。これを実現するために、短波長の赤外線発信器が使用されます。これにより、水分子がほぼ瞬時に振動し、水蒸気に変わります。送風機が適切な温度になるのを待つ必要はありません。乾燥時間は数分から数秒に短縮されます。まさに天と地の違いです。
スペースの節約
さらに、対流式オーブンを赤外線加熱装置に置き換えることで、大幅なスペースの節約が可能になります。巨大なダクトや大型の送風機も不要になります。必要なのは、安定した電源と適切に機能する制御回路だけです。
通常、これらのシステムは石英で覆われており、清潔を保つことができます。エネルギーの伝達が非常に速く、集中的であるため、コンベヤーを使ってウエハを移動させることができます。もはや、ウエハを大きなチャンバーに入れて、全てが完了するのを待つ必要はありません。
注意点：力強すぎる可能性がある
赤外線加熱は速いですが、強力すぎる場合もあります。発信器の位置が適切でないと、熱が集中してしまい、危険な状況が生じます。一箇所に過度な熱が集まると、薄いMEMS膜が歪んだり、不均一な乾燥状態になったりします。
センサーフィードバック回路を慎重に選ぶ必要があります。PIDコントローラーの動作が遅いと、目標温度を超えてしまい、センサー自体が損傷する可能性があります。
つまり、空気のゆっくりとした暖かさと引き換えに、より速く、より精密な加熱を得ることができます。ただし、熱をしっかり管理しなければなりません。