半導体製造工場における炭素排出量の削減：なぜ赤外線加熱が最適なのか
もし本当に半導体製造工場でカーボンニュートラルを実現したいのであれば、エネルギーの無駄遣いをやめなければなりません。その最大の原因は、ウェーハを加熱する方法にあります。
従来の抵抗式ヒーターは、まるで部屋全体を温めるためのヒーターのようなものです。熱が筐体や周囲の空気中に散逸してしまい、エネルギーが無駄になってしまいます。そのため、私たちは短波長の赤外線ランプを使用するようになりました。部屋全体を温める代わりに、エネルギーを直接ウェーハに向けて送り込むのです。これにより、処理速度が上がり、効率も大幅に向上します。
秘密は物理学にあります。
寒い日に太陽の下に立つと、空気が氷点下でも肌に暖かさを感じます。それが放射熱です。波長をシリコンやキャリアと一致させることで、ウェーハはエネルギーを効率的に吸収できます。もはや空気やチャンバーの壁と戦う必要はありません。これにより、1枚のウェーハあたりの消費電力が大幅に削減され、工場の炭素排出量も大幅に減少します。
しかし、単に出力を上げればいいわけではありません。
このシステムを設置する際には、温度上昇の速さが重要です。高出力のランプを使えば、迅速な処理が可能になります。しかし、注意点もあります。ある一点に過度なエネルギーを与えると、ウェーハが変形してしまいます。微妙なバランスが求められます。設定値に達した瞬間に、PLCによってランプの出力を調整する必要があります。
ハードウェアはどうなっているのか？
良いことに、これらのランプは通常、従来のヒーターと互換性があります。タングステンフィラメントを保護し、化学的純度を維持するために、石英製のケースが使用されています。
ただし、注意が必要です。高強度の赤外線ランプは非常に高温になります。冷却ファンや水冷装置が適切に設計されていない場合、問題が発生します。冷却システムが故障すると、ランプはすぐに壊れてしまいます。
このシステムの真のメリットは、装置の熱容量を減らせる点です。重い金属が少なくなるため、機械の温度上昇が早くなり、停止時のエネルギーの無駄遣いも減ります。結果として、より効率的に動作します。