MEMSウエハの乾燥：なぜ赤外線を使用するのか
MEMSセンサーを扱う際には、湿気を一切残さないことが不可欠です。しかし、強すぎる加熱を行うと、繊細な微細構造が壊れてしまいます。
長い間、私たちは単に熱風を当てる方法を用いてきました。しかし正直、これは効率が悪いのです。そのため、私たちは赤外線加熱に切り替えています。実際、ウエハが乾くのを待って半日も時間を浪費したくないのです。
速度の違いは驚異的です。
熱風の場合、まず空気を加熱し、それをウエハの周りに送り込んでから、その熱がウエハに浸透するのを待つ必要があります。これは非効率的なプロセスです。
一方、赤外線は放射エネルギーです。エネルギーはほぼ瞬時にウエハに到達します。空気が温まるのを待つ必要もなく、遅延もありません。忙しい製造現場では、数分かかっていた乾燥工程が数秒で済むようになります。
ただし、無闇に強い力を加えてはいけません。
力を強く加えすぎると、ウエハの端が変形したり、熱応力が生じてバッチ全体がダメになってしまいます。そのため、波長を慎重に選ぶ必要があります。短波長の赤外線を使用するのは、より深く、より速くエネルギーを届けられるからです。これこそが迅速に乾燥させるために必要な条件です。
しかし、本当のポイントは制御です。PIDコントローラを使って、加熱の速度を調整します。加熱が速すぎると、閉じ込められた水分が急激に膨張し、MEMSの膜が破れてしまいます。ゆっくりと加熱する方が良いのです。
しかし、問題点もあります。
赤外線は非常に速いのですが、「直線的な照射」しかできません。熱風はあらゆる方向に広がりますが、赤外線は見える範囲だけにしか作用しません。
もしウエハのキャリアの形状が奇妙だったり、凹みがあったりすると、冷え込んだ部分ができてしまいます。ウエハの各所が均等に加熱されるように、ランプや反射器の位置を正確に調整する必要があります。
さらに、冷却システムも重要です。そんなに多くのエネルギーを素早くウエハに与えると、大量の熱が発生します。冷却システムが十分でないと、チャンバー内の温度が不安定になり、環境を安定させるのが難しくなります。