なぜ、真空状態でシリコンウェーハを加熱する際には金が必須なのか
真空状態でシリコンウェーハを加熱する場合、通常のルールは適用されません。空気がないため、対流による熱の移動はあり得ず、完全に放射に頼るしかありません。
問題は、もし通常の研磨済みのアルミニウムやステンレス鋼製の反射器を使った場合、それは単なる無駄遣いに過ぎません。投入したエネルギーの大部分がウェーハに届かず、筐体内部で消費されてしまいます。
だからこそ、私たちは金を使用するのです。
金の反射率の素晴らしさ
聞こえは豪華ですが、実用的な理由があります。赤外線領域において、金は非常に優れた反射材であり、98％以上の放射エネルギーを反射します。
反射器の表面に薄い金の層を塗ることで、光子が本来あるべき場所、つまりウェーハに直接当たるようになります。これにより、加熱効率が向上し、加熱に必要な時間も短縮されます。つまり、より効率的なのです。
ハードウェアを熱から守る
ウェーハを所定の温度にするためには、高出力のランプが必要です。しかし、そのような高い出力は大きなリスクを伴います。
金のコーティングがなければ、反射器の筐体がすべての余分な放射エネルギーを吸収してしまいます。その結果、筐体が過熱し、チャンバーが変形したり、真空シールが破損したりする可能性があります。これは修理が非常に困難です。金のコーティングによって、熱が目的の場所に向かい、機械の枠から離れるのです。
正直なトレードオフ
確かに、金は安くありません。初期コストはアルミニウムよりも明らかに高いです。また、金の取り扱いにも注意が必要です。メンテナンス時に研磨剤を使って反射器を掃除しようとすると、金の層が剥がれてしまいます。そうなると、効率が大幅に低下します。
私は、1,000時間ごとにコーティングの状態をチェックすることをお勧めします。傷や変色がないか注意してください。
もしそうした兆候が見られるようになったら、ウェーハは所定の温度に達しません。不思議なことに、パワーメーターには依然として同じ出力が表示されますが、ウェーハの表面は十分に加熱されていないのです。これは、性能がこっそりと低下していくということです。