IRを利用して半製品の余分な熱を除去する
正直言って、半導体製造においては熱管理が大きな課題です。長年にわたり、私たちは抵抗加熱法に頼ってきましたが、これはまるでキッチン全体を温めて、一つのトーストだけを温めようとするようなものです。これはエネルギーの無駄遣いそのものです。
しかし、もっと良い方法があります。短波長の赤外線ランプを使えば、熱を必要な場所、つまりウェーハに直接当てることができます。もはや、余計な空気を温める必要はありません。これは単純な変更ですが、クリーンルームの炭素排出量を大幅に削減できます。
なぜ短波長の赤外線が効果的か
秘密はこうです。短波長の赤外線（0.7～2.5マイクロメートルの範囲）は、普通の長波長の熱とは違い、物質に直接当たり、速く浸透します。そのため、加熱にかかる時間はほぼ瞬時です。また、放射熱であるため、HVACシステムと競合することもありません。冷却装置も過剰な熱を除去するために余計な労力を払う必要がありません。つまり、電気代を節約できるのです。
ハードウェアの詳細
私たちは、フィラメントが長持ちするように、石英製のケースやハロゲンランプを使用しています。300ミリメートルサイズのウェーハを扱う場合、重要なのはパワー密度です。高速な熱循環を実現するために、高ワット数のランプを使用しています。また、標準的なコネクタを使用しているため、古くて不便な抵抗加熱器を交換する際に、全体の設備を壊す必要はありません。
ただし、これは魔法ではありません。注意点もあります。このような強力なランプを使用すると、局所的に大量の熱が発生します。PIDコントローラーやセンサーに問題があると、気づかないうちに基板が破損してしまう可能性があります。また、冷却装置も十分な性能を発揮できる必要があります。放射熱によって機械の筐体が温められてしまっては困ります。
工場にとっての利点
最も良い点は、バッチ処理でよく問題となる「ウォームアップ」の時間を無駄にしなくて済むことです。1単位あたりの電力消費量がすぐに減少します。これにより、製造工程を一から再設計することなく、環境目標を達成できます。より多くのウェーハを、より速く、かつ廃棄物を少なくして処理できます。これは、CFOと工場エンジニアが同じ方向性を持っている珍しい例です。