ファブ内の二酸化炭素排出量を削減する：なぜ赤外線加熱が有効なのか
正直言って、半導体製造工場はエネルギーを大量に消費する場所です。従来のクリーンルームで使われている装置の多くは、抵抗加熱や熱エネルギーを空気中に放出する方式を採用しているため、エネルギーの無駄遣いになります。だからこそ、多くの人々が短波長赤外線ランプシステムを利用し始めているのです。
物理的な原理を説明すると、通常の対流式加熱は遅いです。ウェーハを温めるために空気を温める必要があります。一方、赤外線システムはその中間過程を省き、エネルギーを直接基板に送り込みます。これにより、HVACシステムが周囲の熱に対抗するために働く必要がほとんどなくなります。つまり、1枚のウェーハあたりの消費電力が実際に減少するのです。
しかし、単純にこの装置を設置すれば済むわけではありません。
このようなアップグレードを計画する際には、パワー密度が重要になります。高出力の石英ランプを使えば、数秒で所定の温度に到達します。チャンバーが安定するまで電力を無駄に消費することもありません。本当に速いのです。
ただし、冷却機能が追いつかないと問題が発生します。高出力の赤外線アレイは、筐体に大きな負荷をかけます。もしファンや冷却水システムが十分でなければ、装置が変形したり、過熱でシステム全体が停止してしまったりします。
また、実際の工場で働いている人ならご存知の通り、「そのまま交換できる」というのは嘘に過ぎません。おそらく、ランプの電圧に対応するために制御パネルの配線を変更する必要があります。私は常に、高速応答のサーモカップルを備えたPIDコントローラーの使用を推奨します。フィードバックループが遅いと、赤外線の強度が目標値を超えてしまい、ウェーハが破損してしまいます。良くない結果になります。
結局のところ、赤外線加熱に切り替えることは、二酸化炭素排出量を削減するための最も簡単な方法の一つです。サイクルタイムを短縮し、HVACにかかるエネルギーの無駄遣いを防げます。これにより、より環境に優しい工場になり、生産速度を落とす必要もありません。