半導体製造用のグローブボックスにおけるCO2削減――赤外線加熱を活用して
正直に言って、半導体製造のためにグローブボックスを加熱するのは、エネルギーの無駄遣いです。ほとんどの場合、抵抗加熱が使われていますが、これはつまり、ワークピースを適切な温度に持っていくために、ボックス全体を温めようとしているのです。これは非効率的です。
私たちはもっと良い方法を見つけました。短波長の赤外線ヒーターを使えば、必要な場所だけに熱を集中させることができます。空気全体を温める代わりに、直接対象物を加熱するのです。
パワーの問題
真空や不活性雰囲気の中で作業する際には、迅速に温度を上げる必要があります。そこで高いパワー密度が役立ちます。赤外線は対流ではなく放射によって熱を伝えるため、ボックス内のアルゴンや窒素ガスを温めるために大量の電力を消費することはありません。直接熱が伝わるので、加熱時間を短縮でき、エネルギー代の削減もすぐに実感できます。
構造に関すること
ここで問題になるのは汚染です。少しでもミスがあると、全ての部品がダメになってしまいます。そのため、私たちは高純度の石英製のケースやタングステンフィラメントを使用します。石英は高温になってもガスを放出しないため優れています。また、表面で反射されるのではなく、熱が材料内部に浸透するように、特別なコーティングも施されています。
そして、この種のボックスではスペースが限られているため、標準化されたコネクタを使用します。これにより、電気的な接続がしっかりと行われ、不要な放電が起こるのを防ぎます。
現実的な視点
赤外線加熱に切り替えることは、地球環境やクリーンルームにとって有益です。HVACや冷却システムへの負担も大幅に軽減されます。しかし、これは「プラグを差し込むだけで使える」という簡単なものではありません。高強度の赤外線は局部的に非常に高い温度を生み出します。取り付けやシールの処理を不注意に行うと、フレームが変形したり、シールが破損したりする可能性があります。また、スイッチを押すだけでは済まず、正確なPID制御器が必要です。適切なフィードバックがないと、フィラメントが壊れたり、基板が損傷したりする危険があります。