真空赤外線加熱を用いて半導体製造プロセスをより環境に優しくする
もし本当に半導体製造工場でカーボンニュートラルを実現したいのであれば、熱管理が重要になります。従来の抵抗加熱方式は、エネルギーの無駄遣いが激しく、ウェハを加熱するのに時間がかかります。また、エネルギーがあちこちに漏れ出してしまいます。
そこで、真空環境に適した赤外線ヒーターが使われます。全体の真空チャンバーを加熱しようとする代わりに、このヒーターは短波放射をウェハに直接当てるのです。これにより、効率的に加熱が行えます。
真空環境での熱管理
真空環境では、空気がないため、熱を移動させる手段がありません。完全に放射に頼るしかありません。そこで、私たちは小型の空間に多くのエネルギーを詰め込むように設計された赤外線ランプを使用しています。これにより、非常に速く温度を切り替えることができます。数分ではなく、数秒で済みます。チャンバーが温まるのを待つ必要がなくなるため、1枚のウェハあたりの電力コストも削減されます。
ただし、高出力の赤外線ランプは一点で非常に高温になります。冷却装置が十分でなければ、チャンバーの密封部分が損傷してしまいます。つまり、バランスが重要です。
清潔さの維持
クリーンルームでは、「ガス放出」が大敵です。わずかな汚染でも、歩留まりが急激に低下します。それを防ぐために、高純度の石英製のケースや密封部品を使用しています。また、ランプ表面の放射率も重視しています。なぜかというと、エネルギーをどれだけ生成しても、それが実際に基板に届かなければ意味がないからです。
最良な点は、これらのランプは基本的に既存のランプの代替品として使えることです。古くて非効率的なランプを交換するだけで、全体の設備を再構築する必要はありません。
これが工場にもたらす効果
ラップアップタイムを短縮することで、二酸化炭素の排出量も削減されます。それだけです。さらに、建物のHVACシステムに廃熱が流れ込む量も大幅に減少し、電力コストも削減されます。特にアニーリングや硬化処理の際に大きな効果があります。従来のオーブンのような大きなエネルギー消費は不要です。
これは単純な機械的な仕組みですが、生産される各チップごとにCO2の排出量を実際に減らすことができます。