ファブ内での炭素排出を削減する：なぜ真空型赤外線ヒーターが有効なのか
半導体を製造するには、さまざまな要素のバランスを取る必要があります。極端な高温が必要ですが、ウェーハが損傷しないように、真空状態で加熱する必要があります。長年にわたり、抵抗加熱が使われてきましたが、正直なところ、これは効率が悪いです。温度を上げるためだけに大量のエネルギーが消費され、その多くは無駄になってしまいます。
そこで役立つのが、真空対応の赤外線ヒーターです。部屋全体を加熱するのではなく、熱を直接ウェーハに当てるのです。これにより、エネルギーの無駄が大幅に減少します。
物理的な原理は実際にはとてもシンプルです。
真空状態では、対流によって熱を移動させることはできません。そのため、放射によって熱を伝えるしかありません。私たちの赤外線システムは、短波長の放射を利用して、瞬時にエネルギーをウェーハに供給します。ワークピースを適切な温度に持って行くために、チャンバー全体を長時間加熱する必要はありません。エネルギーの無駄が少なくなることで、工場全体の二酸化炭素排出量も減少します。
そして、速度に関しても、全く異なります。赤外線ランプを使えば、数秒で温度を調整できます。分単位ではなく、秒単位です。これにより、ヒーターが常に一定の温度を維持するために消費されるエネルギーも不要になります。
さらに、これらのランプは特定の波長に調整されています。そうすることで、エネルギーがシリコンや化合物半導体に吸収され、チャンバーの壁を温めることがありません。
ただし、注意点もあります。
あまりに高い熱密度を発生させると、状況が厳しくなります。これは、より多くのウェーハを処理するのには有利ですが、冷却装置に大きな負担をかけます。もし、グリーンエネルギー目標を達成するために高出力のランプを使用する場合、冷却水システムがその負荷に耐えられるかどうかを確認する必要があります。バランスが崩れると、ランプは本来よりも早く寿命を迎えてしまいます。
結局のところ、「グリーンファクトリー」を構築するというのは、単一の優れた部品に頼るのではなく、非効率的な熱伝達方法を排除し、直接放射によって加熱する方法に切り替えることです。そうすることで、工場全体がより効率的になり、無駄も大幅に減少します。