ファブ内の二酸化炭素排出を削減する：なぜ赤外線加熱が効果的なのか
半導体工場でカーボンニュートラルを実現しようとすると、通常、2つの大きな問題に直面します。それは、無駄になる熱と、莫大な電力代です。
私たちの多くは、抵抗式のヒーターを使っていますが、これらは非効率的です。まず空気が温まり、その後チャンバーが温まり、最終的にウェハーが温まります。まるで、まず周囲の地域全体を温めてから家を暖めるようなものです。
一方、短波赤外線システムを使えば、部屋全体を温める代わりに、エネルギーが直接ウェハーに届きます。これは効率的で、かつ省エネにもなります。
物理的原理解説（教科書的な説明は省略）
従来の加熱方法では、温度上昇に時間がかかります。しかし、短波赤外線を使えば、材料の吸収帯に直接エネルギーを当てることができます。そのため、数秒で温度を上げることができます。巨大な金属を温めるのに1時間も待たなくて済むので、1回の処理に必要なエネルギーも大幅に削減されます。
また、加熱すべき重い金属の量も少ないので、装置を動作状態にするために無駄になる電力も少なくなります。
適切なハードウェアの選定
私たちは、クリーンルームという狭くて高圧の環境に適したシステムを設計しています。スペースが限られている場合は、高出力密度のランプを使用して、装置のサイズを小さくしています。
しかし、どんなランプでもウェハーに使えるわけではありません。波長が材料に合わないと、エネルギーは反射してしまいます。まるで光が鏡に当たるようなものです。そのため、石英製のケースを使用して、エネルギーを通過させつつ、プロセスが汚染されないようにしています。
実際のトレードオフ
完璧なものは何もありません。
高出力密度の赤外線アレイは大量の熱を発生させます。これはウェハーの処理速度を上げるのには有利ですが、冷却システムに大きな負担をかけます。冷却水システムが十分でなければ、温度が不安定になり、プロセスが失敗する可能性があります。
また、ランプの寿命も問題です。速く温度を上げるために最大出力で運用したくなりますが、そうするとフィラメントが早く劣化してしまいます。
重要なのは、適切な出力レベルを見つけることです。そうすれば、カーボン削減目標を達成しつつ、毎週ランプを交換する必要もありません。これにより、メンテナンスが予測可能になり、精神衛生も守られます。