高精度なIR加熱を用いてウェーハ処理における二酸化炭素排出量を削減する
半導体製造の現場で働いたことがある人なら、熱の精度がいかに重要かを理解しているでしょう。長年にわたり、私たちはアニーリングや硬化処理のために大規模な抵抗式オーブンを利用してきましたが、正直なところ、これらはエネルギーを多く消費します。もし本当にカーボンニュートラルを実現したいのであれば、無駄な熱の発生を止める必要があります。
そこで役立つのがIR加熱ランプです。
その物理的仕組み
従来のオーブンの動作原理を考えてみましょう。まず空気が加熱され、それによってチャンバーが温められ、最終的にウェーハが温められます。これは非効率的です。一方、IR加熱は異なります。放射線を利用してウェーハ表面に直接熱を与えます。チャンバーの壁を無視してウェーハだけを加熱することで、時間を節約できるだけでなく、1回の処理で消費される電力も大幅に削減できます。これにより、二酸化炭素の排出量が減少します。当然のことです。
フィードバックが鍵です
しかし、ランプだけでは十分ではありません。それを制御するシステムの性能が重要です。
私たちは高精度なIRセンサーを使用して、ウェーハの表面温度をリアルタイムで監視します。これらのセンサーはPIDコントローラーと連携し、適切に出力を調整します。ウェーハの温度が予定より早く目標値に達した場合、システムは即座に出力を調整します。過剰な出力は防げます。
妥協点もあります
高強度のIRランプは非常に強力です。高い熱密度を持つため、ウェーハの加熱速度が非常に速くなります。その結果、1時間あたりに処理できるウェーハの数が増え、生産性が向上します。
しかし、欠点もあります。大量の熱がランプのハウジングに負担をかけます。冷却ファンやヒートシンクの設計を正確に行う必要があります。冷却が不十分だと、ランプが早期に壊れたり、センサーの精度が低下したりします。バランスを取る必要があります。
「グリーンファクトリー」に与える影響
大量の熱を使わないようにすれば、余分なエネルギーの消費が大幅に減少します。部屋全体を温めるのではなく、製品だけを温めることで、大きなメリットがあります。
最良な点は、ほとんどの既存の加熱装置と交換するだけで済むことです。電源がスイッチング時の負荷に耐えられれば、工場全体を改革することなく導入できます。