半製品の廃棄物を削減するために：IR加熱の真実
もし半導体工場で実際に炭素中立の目標を達成したいのであれば、加熱工程で無駄に消費されるエネルギーをなくさなければなりません。長年にわたって、人々は従来の抵抗加熱器を使ってきました。しかし、この種の加熱器は効率が悪いのです。
私たちは、真空環境に適した赤外線ランプに切り替えました。全体の真空チャンバーを加熱する代わりに、このランプは熱をウェーハに直接当てます。これでエネルギーや電力の無駄がなくなります。シンプルですね。
真空環境下での動作原理
真空環境では対流が起こらないため、物理学の法則が変わってきます。そこでは放射だけが残ります。
私たちの赤外線ランプは、短波長の放射を出すように設計されています。これにより、チャンバーの壁や中に残っているガスを加熱することなく、直接対象物に熱を与えることができます。これによって全体的な効率が向上します。
しかし、問題点もあります。空気がないため、ランプの表面が急速に高温になります。清潔を保つために、高純度の石英製のケースを使用します。安価な石英を使うと、ガスが漏れ出し、それによってシリコンが汚染されてしまいます。
また、ワット数にも注意が必要です。冷却用の空気がないため、ウェーハは余分な熱を逃がすことができません。ワット数を過剰にすると、基板が損傷してしまいます。
エネルギーとスペースの節約
炭素排出量を削減する上で最も大きなメリットは、温度上昇の速さです。抵抗加熱器では、温度が上がるのに時間がかかります。まるで古いオーブンの予熱を待つようなものです。
一方、私たちのIRシステムでは、数秒で目標温度に到達します。そのため、無駄な時間が大幅に減り、実際の加工に費やされる時間が増えます。
さらに、これらの装置は高出力ですが、占有面積は非常に小さいです。つまり、ヒーターのスペースを節約でき、クリーンルーム内に他の機器を配置する余裕が生まれます。
トレードオフ
しかし、高強度のIR光は魔法のような解決策ではありません。配線や電源装置に大きな負担がかかります。
多くのワット数を狭い真空チャンバー内に送り込むため、外部の冷却システムが完璧でなければなりません。冷却システムに問題があると、ランプはすぐに壊れてしまいます。熱を逃がす場所がないからです。