空気を加熱するのをやめよう：ファブの脱炭素化におけるより良い方法
半導体製造において実際にカーボンニュートラルを実現したいのであれば、古い抵抗加熱方式に頼るのはやめなければなりません。それらの方式は効率が悪すぎます。私たちは代わりに短波長赤外線システムを利用しています。これは、大規模な対流式オーブンで生じるエネルギーの無駄遣いを防げるからです。
問題点はこうです：従来の加熱方式では、大量の電力が無駄に消費されてしまいます。
ウェハーを適切な温度に持っていくために、部屋中の空気を温める必要があります。これは時間がかかり、コストも高くなります。一方、赤外線システムはその問題を解決します。放射伝達を利用するため、エネルギーが直接対象物に当たります。つまり、チャンバー全体を温めるための電力を無駄にしないのです。
結果として、装置の熱容量が大幅に減少します。
そのため、ウェハーの温度上昇にかかる時間が短縮され、1枚のウェハーあたりのエネルギー消費も減少します。
実際の設定を正しく行うこと
クリーンルームでは、熱密度が大きな問題となります。高出力の石英ランプを選ぶ際には、電圧とのバランスを考慮する必要があります。電圧を高くすれば、より細いフィラメントを使用できます。そうすると、放出される光の波長が短くなります。これが重要なポイントです。そうすることで、熱がシリコンやフォトレジスト層の内部に届き、表面だけを焼き付けることがないのです。
実際のトレードオフ
これらのランプを既存の装置に簡単に取り付けられるように、専用のコネクタを使用しています。誰もが「グリーン」な改修作業の間に工場を一週間休止させたくないので、簡単に交換できることが望ましいのです。
しかし、注意点もあります。高密度の赤外線アレイは非常に強力な局部加熱を生み出します。もし冷却システムがそのような負荷に対応できなければ、ウェハーホルダーが変形してしまいます。そのため、ランプの出力と冷却水の流量のバランスをしっかりと管理する必要があります。これらが調和していなければ、プロセスの安定性が損なわれます。
なぜこれが地球にとって重要なのか
ウェハーの温度上昇にかかる時間を数時間から数分に短縮することで、施設全体のエネルギー消費量が大幅に削減されます。これは単純な物理法則に基づくものです。空気を温めるためのエネルギーが少なくなれば、スコープ2の排出量も減少します。これは環境や電気代にとって明らかなメリットです。