半製品の炭素排出量を削減するには：なぜ真空赤外線が最適なのか
クリーンルームで作業したことがある人なら、その手順はよくわかるでしょう。熱を加える際には極めて高い精度が求められますが、酸化や不純物によってすべてを台無しにしないためには、真空状態で行う必要があります。
長年にわたり、私たちは従来の抵抗式ヒーターを使用してきました。しかし、問題点もあります。それは、エネルギーの消費が多いということです。実際にウェーハを加熱するのではなく、空気やチャンバーの壁を加熱するのにエネルギーの半分が使われてしまいます。
そこで役立つのが、真空対応型の赤外線ヒーターです。部屋全体を加熱するのではなく、エネルギーを直接対象物に向けて照射します。
物理学の原理は実はとてもシンプルです。
真空状態では対流が起こらないため、熱を移動させる空気もありません。すべては放射によって行われます。長波長の赤外線ランプよりも、短波長の赤外線ランプの方がウェーハや基板を効果的に加熱できます。
チャンバーの壁にエネルギーを無駄に使わなくなれば、実際の炭素排出量も減少します。これは地球にとっても、また電力代の面でも有利です。
ただし、適当なランプを使ってはいけません。
通常のランプは真空状態ではすぐに壊れてしまいます。ガスが漏れ出し、真空状態が崩れたり、最悪の場合、ウェーハに直接影響が及んだりします。
これを防ぐために、高純度の石英を使用し、真空環境用に特別に設計されたシール材を使います。フィラメントは極端な高温に耐えられるように作られており、シール性能も維持されます。ただし、電源の電圧がランプの規格に合っていないと、早く壊れてしまいます。
でも、完璧な解決策というわけではありません。何かしらの妥協点があります。
最も良い点は、速さです。赤外線を使えば、非常に迅速に温度を上げたり下げたりできます。その結果、処理速度が大幅に向上します。
しかし、熱密度には注意が必要です。赤外線は強力なので、ランプの配置が正しくないと、ウェーハに熱点ができてしまいます。遮蔽材や冷却装置を正しく調整する必要があります。冷却が不十分だと、その熱が電子機器に戻ってきて、問題を引き起こす可能性があります。
結局のところ、古い抵抗式ヒーターを赤外線ヒーターに置き換えるのは理にかなっています。ウェーハごとに必要なエネルギーが減り、プロセスの安定性も保たれます。これは、工場の環境を改善するための簡単で効果的な方法です。