半導体製造工場のエネルギー消費を削減するために、なぜ私たちは赤外線加熱に切り替えているのか
もし本当に半導体製造工場で二酸化炭素の排出を減らしたいのであれば、古くから使われてきた抵抗加熱器に頼るのはやめるべきです。それらは効率が悪すぎます。私たちは赤外線加熱を採用し始めています。これにより、ウェーハ上で実際に熱が必要な箇所だけを加熱でき、チャンバ全体を温めるためのエネルギーの無駄遣いがなくなります。
これは単純な変更に思えますが、ウェーハ1枚あたりのエネルギー消費量に大きな違いが生まれます。
エネルギーの無駄遣いを防ぐための物理的原理
通常の抵抗加熱器の問題点は、空気やチャンバの壁を加熱してしまうことです。これは明らかな無駄遣いです。一方、赤外線ランプは異なります。放射能を利用してエネルギーを直接基板に送り込みます。波長を材料に合わせることで、熱が正確に必要な場所に届きます。その結果、加熱速度が向上し、電気代も削減されます。これは理にかなっています。
ハードウェアの詳細
私たちは石英ハロゲン管を使用しています。管内ではハロゲンガスが循環し続けるため、フィラメントが蒸発することがありません。そのおかげでランプの寿命が延びます。また、狭いスペースに多くのワット数を搭載できるため、設備が工場のスペースを占有することもありません。
しかし、単にこれらを接続すれば済むわけではありません。工場にこれらを接続するには、高い精度が求められます。標準化されたコネクタを使用することで、電圧降下による問題を防ぎます。
また、古い加熱器を赤外線加熱器に交換する場合は、電源装置を確認する必要があります。これらの装置は大量の電流を消費します。もし電源装置がその負荷に耐えられなければ、大変な事態になります。
利点とデメリット
赤外線加熱は速く、非常に精密です。しかし、同時に強力な熱も発生します。熱が局所的に集中するため、冷却システムが追いつかないと、周囲の電子機器が損傷する可能性があります。赤外線加熱の強度と効果的な冷却方法の間でバランスを見出す必要があります。そうしないと、ウェーハが歪んだり、装置自体が損傷したりする危険があります。
しかし、このバランスを取ることは価値があります。無駄なエネルギー消費を削減することで、「グリーン化」というのは単なるスローガンではなく、実際にキロワット時の削減として現れます。