赤外線を利用したMEMSウェーハの乾燥処理
MEMSセンサー用ウェーハを乾燥させる際には、適切なバランスを見つける必要があります。水分を取り除く必要はありますが、同時に残留物を残してはいけません。また、ハードウェアに過度な負担をかけてはなりません。
そのため、私たちは赤外線を利用するのです。化学薬品を使ったり、空気を加熱したりする代わりに、赤外線が直接水分子に作用します。これはよりクリーンな方法であり、環境に優しく、鉛を含まない製造プロセスへの移行にも適しています。
実際の動作原理
通常の対流式オーブンを考えてみてください。チャンバー全体を加熱する必要があり、時間がかかります。一方、赤外線を利用すれば、ウェーハの表面だけを加熱できます。短波または中波の光を利用することで、エネルギーが薄いMEMSフィルムを透過し、液体を即座に蒸発させることができます。最良な点は、オーブンが予熱されるのを1時間も待つ必要がないことです。すぐに使用できます。
工学的な側面
一般的には石英・ハロゲン素子を使用します。石英は高い熱衝撃に耐えられるため優れており、ハロゲン循環によってライトが早く壊れるのを防ぎます。しかし、注意が必要です。狭い範囲に多くのエネルギーを集中させると、ウェーハが歪んだり、繊細なセンサーフィルムが損傷したりする可能性があります。ですから、PIDコントローラーをミリ秒単位で調整し、ウェーハの表面温度を正確に保つ必要があります。
なぜ赤外線を使うのか？
熱風を使うと、汚染物質がMEMSの内部に入ってしまいます。それは望ましくありません。赤外線は非接触型なので、空気の流れや粒子の飛散がありません。クリーンで乾燥した熱だけが作用します。ただし、一つだけ問題があります。それは「視界範囲」です。赤外線は見える範囲しか加熱できません。ウェーハキャリアの形状が奇妙だと、冷たい部分ができてしまいます。これを解決するために、ライトの配列や反射材を利用します。そうすることで、ウェーハの隅々まで熱が行き渡り、エネルギーの無駄遣いを防ぎ、乾燥時間を数秒に短縮できます。