クリーンルームでの炭素削減：なぜ赤外線が最適なのか
ほとんどの半導体製造用オーブンは依然として対流方式を利用している。つまり、ウェハを温めるために巨大な空気の泡を加熱するわけだ。これは効率が悪く、無駄も多い。正直、真に「グリーン」な工場を建設しようと思うなら、この方法は時代遅れだ。
そのため、今では赤外線による加熱への移行が盛んになっている。
秘密は、エネルギーの伝達方式にある。
対流方式では、空気の動きを待つ必要がある。一方、赤外線では、エネルギーが電磁波として直接基板に伝わる。そのため、数個のウェハを処理するためにクリーンルーム全体を加熱する必要がない。
私たちは短波長の赤外線放射体を使って、迅速に物を加熱する。スピードが速いため、全体的な処理時間も短縮される。機械の稼働時間が短くなれば、当然、二酸化炭素の排出量も減少する。
しかし、単にオーブンにランプを取り付けるだけではいけない。
クリーンルームは非常に繊細な環境であり、汚染を避けるために高純度の石英製のケースが使用される。また、これらのランプを狭いスペースに配置しつつ、冷却用の空気の流れを乱さないようにするのも難しい。
さらに、「ゴールディロックス効果」という問題もある。効率的に作業するためには適切な温度が必要だが、1箇所に過剰な熱が集中すると、ウェハが変形したり、熱衝撃が起こったりする。そのため、実際に使用する材料に最適な波長を調整するのに多くの時間を費やす。
問題点は冷却だ。
高出力の赤外線システムでは大量の熱が発生する。これはスピードを上げるのには有効だが、施設の冷却装置に大きな負担をかける。もし熱交換器が十分でなければ、部屋の温度が上昇してしまう。
また、PIDコントローラーの設定も完璧に行う必要がある。もし設定が間違っていると、目標温度を超えてしまい、それは誰も望まない問題だ。
結局のところ、赤外線を利用することで、遅れをなくすことができる。空気に頼らずに加熱できるようになると、こそ本当の意味でのエネルギーコスト削減が実現されるのだ。