IR加熱を利用したチップ製造における二酸化炭素削減
半導体の製造には、正確な制御が不可欠です。適切な温度が必要ですが、わずかなほこりやガス分子でさえもウェーハを損傷させてはいけません。
長年にわたり、対流式のオーブンが使われてきました。しかし正直なところ、小さなシリコン片を温めるためだけに部屋全体を温めるのは、エネルギーの無駄遣いです。まるで、ピザを温めるためだけに家全体を温めるようなものです。
そのため、私たちは赤外線（IR）加熱ランプを採用しました。空気を温めるのではなく、直接基板に熱を当てます。これにより、よりクリーンで迅速な加熱が可能となり、クリーンルーム内の二酸化炭素排出量も抑制されます。
なぜこれが有効なのか
IRシステムは電磁波を利用しています。簡単に言えば、中間媒体を介さないのです。空気を使って熱を伝える必要がないため、ウェーハはほぼ瞬時に温まります。また、装置が占めるスペースも大幅に削減されます。
周囲の空気に大量のエネルギーを使わず、ターゲットにのみエネルギーを集中させることで、大量の電力を節約できます。これこそが真の環境保護の効果です。
クリーンルームの詳細
クリーンルームでは、「ガスの放出」が大きな問題です。装置から粒子が放出されると、作業は台無しになります。そうしたことを防ぐために、高純度の石英製のケースを使用します。これにより、高真空状態でも汚染物質がウェーハに触れるのを防ぎます。
一般的には短波長の出力を使用します。これはシリコンやフォトレジストに効果的に熱を伝えるからです。
しかし、単に出力を最大限に上げればいいわけではありません。出力を急激に上げすぎると、ウェーハに負荷がかかり、割れてしまう可能性があります。そのため、PIDコントローラーを使用して、材料が耐えられる速度で出力を調整します。
注意点
IR加熱も万能ではありません。何かしらのtrade-offがあります。
このランプは、ケースの後部が非常に高温になります。冷却装置や熱交換器を適切に設定しなければ、HVACシステムと戦うことになります。それは負け戦です。
また、冷却が機能しなければ、ランプは急速に劣化してしまいます。良好な換気は「便利なもの」ではなく、システムが破壊されないための唯一の方法です。