製造現場での炭素排出量削減：なぜ赤外線加熱が有効なのか
正直に言えば、半導体の製造は多大なエネルギーを消費します。ほとんどの製造現場では、依然として古い加熱方式が使われており、それらは熱を無駄に放出したり、不要に多くの電力を消費したりしています。カーボンニュートラルを実現したいのであれば、このような古い方法を続けるわけにはいきません。
そこで役立つのが赤外線加熱ランプです。従来の対流式オーブンに頼る代わりに、目的を絞った放射エネルギーを利用するのです。
これが本当の違いです。
通常の加熱方法では、まず空気が温められ、その後その空気がウェハーを温めます。これは時間がかかり、非効率的な方法です。一方、赤外線ランプはその過程を省きます。電磁波を直接基板に送り込むのです。
私たちは短波長の赤外線を好みます。なぜなら、迅速に加熱でき、深部まで温めることができるからです。その結果、機械が無駄に動いている時間が大幅に減り、1サイクルあたりのエネルギー消費量も大幅に低下します。非常に迅速です。
しかし、これを単純にキッチンの電球を交換するように扱ってはいけません。クリーンルームで赤外線加熱装置を導入する際には、バランスを取る必要があります。十分な出力が必要ですが、同時に電源装置や材料に負担をかけないようにしなければなりません。重要なのは、使用するランプのスペクトル出力を処理する材料に合わせることです。
そして一つ注意点があります。PIDコントローラーを確認してください。赤外線加熱はほぼ瞬時に反応します。もし制御回路が遅ければ、温度が上昇しすぎて、結果的に一度に大量のウェハーが破壊されてしまいます。
さて、今度はトレードオフについて話しましょう。
赤外線加熱に切り替えることは地球環境にとって有益です。kWhの消費量が減り、加熱領域も狭くなります。その結果、電気代も大幅に削減されます。
しかし、デメリットもあります。クォーツ管は永遠に持続するわけではなく、劣化します。つまり、高額な電気代と引き換えに、定期的にランプを交換する必要があるのです。
これが高強度加熱の現実です。妥当な取引ではありますが、事前に計画を立てる必要があります。