破片の発生を防ぐ：赤外線ヒーターが故障したときにウェーハを清潔に保つ方法
正直に言えば、ウェーハの加工において、1つのヒーターが故障するだけで、その日の作業は台無しになってしまいます。また、製造されるシリコンの全ロットも台無しになります。
高負荷での生産を行う際、実質的には赤外線ヒーターに過度な負担がかかります。石英管が破損すると、それは静かな故障ではありません。ガラスの破片や微粒子がクリーンルーム中に飛び散り、大規模な清掃作業が必要になり、多額の費用がかかってしまいます。
破損を防ぐ方法
私たちは、なぜこれらの石英管が破損するのかを解明するために多くの時間を費やしました。通常、密封が不十分であったり、加熱が均一でないことが原因です。
これを解決するために、高純度の融成石英を使用しています。これにより、熱膨張に対する耐性が向上します。また、フィラメントの位置にもこだわっています。熱負荷を中央に集中させることで、端の部分への圧力を軽減します。これにより、熱に耐えられない安価なヒーターで見られる「燃焼」現象を防げます。
最悪の事態に備える
世界で最も優れた石英管を使っていても、何かが壊れることはあります。最終的には、何かが壊れると想定しておく必要があります。
そのため、ヒーターの周囲に物理的な障壁を設けています。これは、特殊なシールドや高透過率の石英スリーブのようなものです。内部のヒーターが破損しても、この障壁が破片を受け止めてくれます。そうすれば、ウェーハは清潔な状態を保たれます。これは、クリーンルームのための保険のようなものです。
熱の管理
ここにトレードオフがあります。迅速な加熱が求められる場合、高い熱密度が必要です。しかし、短い管に多すぎる電力を供給すると、熱の集中が起こります。
多くの人がここで失敗します。冷却ファンや空気流が適切に調整されていないと、周囲の熱がそのまま残ります。結果として、コネクタが劣化し、電気的な問題が発生し、全てが台無しになります。排気システムをしっかりと整えないと、問題が生じます。
正常に動作させる方法
私たちは、これらのヒーターを簡単に作りました。交換が容易なので、全体の設備を再構築する必要はありません。また、接点も強化されているので、機械が振動しても接点が緩むことはありません。最後に、精密なPIDコントローラーを組み合わせることをお勧めします。これにより、起動時の電圧の変動を抑えることができ、石英管が割れるのを防げます。