IR半導体製造装置における適切な温度管理
もし本当に半導体製造工程での二酸化炭素排出量を減らしたいのであれば、エネルギーの無駄遣いをやめなければなりません。そのため、従来の抵抗式オーブンの代わりに赤外線ヒーターが使われています。その理由は簡単です。赤外線ヒーターは、熱を直接ウェハーに伝えるからです。
しかし、問題点もあります。制御システムが不十分だと、「グリーン」な効果は台無しになってしまいます。そこで重要になるのが熱電対です。
なぜ速度が重要なのか
このようなヒーターでは、単なる温度の測定だけでは不十分です。システムが目標温度を超えないようにするためには、リアルタイムのデータが必要です。
考えてみてください。もし熱電対の応答が遅ければ、目標温度に達した後も赤外線ヒーターは引き続き熱を放出し続けます。結果として、無駄に多くのエネルギーが消費され、最悪の場合、ウェハーが破損してしまいます。これを防ぐために、高品質なK型またはN型のプローブを使用します。薄壁のケースを使うことで、熱の遅延を減らし、より迅速に反応できます。
熱と「ドリフト」の対処法
高出力の赤外線ヒーターは非常に強力です。そのため、通常のプローブでは耐えられないほどの高温が発生します。そのため、セラミック絶縁体を使用して、赤外線の影響でプローブが壊れるのを防ぎます。もしこの絶縁体が壊れると、信号のドリフトが起こります。
ドリフトは大きな問題です。PIDコントローラーが混乱し、出力を上下に繰り返し変化させてしまいます。これは効率を低下させるだけでなく、電源装置にも過度な負担を与えます。
スピードと耐久性のバランス
当然、プローブをできるだけウェハーに近づけたいと思います。そうすれば、より迅速に反応できます。しかし、それには代償があります。プローブを近づけすぎると、熱電対がダメージを受けやすくなります。確かに、薄いプローブの方が速いですが、すぐに壊れてしまいます。つまり、データのサンプリング頻度と部品交換の頻度の間で最適なバランスを見つける必要があります。
最後に、シールド構造を利用することをお勧めします。これにより、ヒータードライバーから発生するEMIが遮断されます。そうすれば、得られるデータは正確で信頼性が高くなり、センサーによる誤動作も防げます。