空気を加熱するのはやめよう：ウェーハを乾燥させるためのより良い方法
半導体製造工場では、従来の抵抗式ヒーターに代わって、デジタル型の赤外線乾燥装置が使われています。なぜでしょうか？単一のウェーハを乾燥させるためだけに、オーブン全体を加熱するのは、エネルギーの無駄遣いです。まるで、パンをトーストするためだけに家全体を温めるようなものです。
熱を正しい場所に送る
一般的な対流式オーブンでは、空気を加熱するのに多くの時間がかかります。しかし、私たちの赤外線システムはそうではありません。短波放射を利用して、エネルギーを直接ウェーハに送り込みます。
PID制御方式のデジタルコントローラーを使って、実時間で出力を調整します。これにより、アナログ式の装置では起こりがちな「過剰な加熱」の問題が解消されます。目標温度に達した後も温度が上昇し続けるということがありません。空気を加熱するのではなく、ウェーハ自体を直接加熱することで、温度上昇の時間が短縮されます。結果として、二酸化炭素の排出量も減少します。
コントロール回路の仕組み
ここでは、配線がしっかりしている必要があります。高周波スイッチングが用いられます。
サーミスタからの情報を即座に受け取り、数ミリ秒以内にランプの出力を調整できるシステムが必要です。コントローラーが遅れると、ウェーハが焦げたり、水分が残ったりしてしまいます。どちらも良い結果にはなりません。スムーズに動作させるために、通常はSCRと組み合わせて使用します。これにより、電力の供給が安定し、予測可能になります。
問題点：熱の管理
ただし、高密度の赤外線アレイは非常に高温になります。
乾燥処理自体ではエネルギーを節約できても、周辺の電子機器が壊れないように冷却ファンをフル稼働させなければなりません。排気システムを十分に整えずにいると、周囲の熱がセンサーに影響を与え、全体のシステムが停止してしまいます。これはトレードオフですが、事前に対策を講じておけば容易に対処できます。
工場にとっての意味
結局のところ、重要なのは1枚のウェーハあたりのエネルギー消費量です。
私たちは、遅くてエネルギーを多く消費するプロセスを、迅速で効率的なプロセスに変えています。クリーンルームの脱炭素化を図りたい人にとって、これは最も効果的な方法です。ウェーハの処理速度が上がり、電気代も削減できます。まさにウィンウィンです。