半導体製造において炭素排出を削減するためには、何かを加熱するためだけに全体を温めるというやり方をやめなければならない。従来の対流式加熱は無駄が多い。まるで、家の中のすべての部屋を温めて、一枚のピザだけを温めようとするようなものだ。
そこで役立つのが短波赤外線です。空気を温める代わりに、目的の場所に直接エネルギーを照射します。これはずっと効率的な方法です。
物理的原理の重要性
短波赤外線の特徴は、電磁波を使ってエネルギーを伝達する点です。工具の筐体や周囲の空気を温めるためにエネルギーを無駄にすることはありません。ウェーハ自体に直接エネルギーを与えるのです。
0.7〜2.5マイクロメートルという波長範囲を利用することで、熱遅延をなくすことができます。その結果、加熱にかかる時間が大幅に短縮されます。また、工具が高温状態にある時間も短くなるため、1枚のウェーハあたりのエネルギー消費量も大幅に減少します。つまり、より効率的になるのです。
必要な機器とそのTrade-off
このような高い熱出力を得るためには、高出力の石英ランプが必要です。これは普通の電球とは異なります。極端な高温に耐えられるように、ハロゲンガスを充填したチューブを使用しています。
また、正確な制御装置を併用することで、目標値を超えてしまうことを防ぎます。しかし、2kW以上のエネルギーを狭い空間に投入すると、急速に温度が上昇します。
そのため、冷却システムも完璧でなければなりません。もしヒートシンクが十分な冷却能力を持っていなければ、部品が損傷してしまいます。これはバランスを取る必要がある問題です。
「グリーンファクトリー」の実現
最良の点は、古い抵抗式ヒーターから赤外線アレイに切り替えることで、「即時起動」が可能になることです。長時間の予熱を行ってエネルギーを無駄にする必要がなくなります。
これらは、既存の設備にそのまま取り付けられるように設計されています。床を掘ったり、新しい鋼製構造物を購入したりする必要はありません。
炭素排出を削減するには、単に魔法のような部品を見つけるだけでは不十分です。工具が無駄にエネルギーを消費しているのを防ぐことが重要です。短波赤外線を使えば、ミリ秒単位でエネルギーの供給を調整できます。処理中だけエネルギーを消費するのです。それだけです。