適切な距離の設定：ウエハー用の赤外線加熱
もし、製造プロセスにおける炭素排出量を減らしたいと思っているなら、古い抵抗発熱体を短波長赤外線装置に置き換えることを検討してみてはどうでしょう。これは賢明な選択です。しかし、重要なのは、ランプとウエハーの間の距離をできるだけ狭くすることです。 単にウエハーをより速く加熱するだけではありません。重要なのは、無駄にエネルギーが漏れ出し、チャンバーの壁が不要に加熱されるのを防ぐことです。
最適な距離
ランプとウエハーの間の距離を「効率の調整ツマミ」と考えてみてください。距離が広すぎると、空気や周囲の機器を加熱するために無駄にエネルギーが使われます。これは無駄な電力消費です。 しかし、ランプをウエハーに直接当てるわけにもいきません。そうすると、熱衝撃やウエハーの変形といった問題が起こります。逆に距離が遠すぎると、効率が低下し、システムがより長時間稼働しなければなりません。これこそが、炭素排出量が再び増える原因です。 したがって、正確に調整された距離が必要です。そうすれば、局所的な過熱を引き起こすことなく、迅速に加熱することができます。
速度と安定性のバランス
私たちは短波長赤外線を使用します。なぜなら、長波長赤外線よりもウエハーの表面により効果的に熱を伝えるからです。利点は、少し大きめの安全距離を保ちつつも、所定の加熱速度を実現できることです。また、300mmサイズのウエハー全体の温度もより均一になります。 ただし、人々がよく忘れがちなのは、「金属は膨張する」ということです。 ランプのケースが熱くなると、それに伴って膨張します。もし、取り付けブラケットが数ミリメートルでも動いてしまうと、安全距離が変わってしまいます。そうなると、エネルギー消費が急増し、プロセスの精度が低下してしまいます。たかが数ミリメートルの変化ですが、実際には重要です。
「グリーン化」の現実
正直に言って、赤外線を利用したグリーン工場への移行は、そう簡単なことではありません。 高密度の赤外線ランプは多くの電力を消費します。そのため、目標温度を超えないように、信頼性の高いPID制御システムが必要です。また、ウエハーに当たらずに反射される熱に対処する方法も必要です。 もし、ウエハーに当たらずに反射される熱を処理できなければ、実際にはエネルギーを節約しているわけではありません。単に、熱の廃棄物を装置から建物の空調システムに移しているだけです。これは解決策ではありません。問題を別の場所に移しているだけです。