製造現場での炭素削減：乾燥処理について話しましょう
正直に言えば、半導体製造工場は莫大なエネルギーを消費しています。そのエネルギーの多くは、ウェハーの湿式処理後の乾燥という単純な作業に使われてしまっています。
依然として、古式の対流式オーブンや、ウェハー自体ではなく周囲の空気を温めるだけの加熱装置を使っている工場も多いです。これは無駄遣いです。もし「グリーンファクトリー」を構築したいのであれば、目的を絞った赤外線加熱方式に切り替えることが最も効果的な方法です。
なぜ赤外線加熱が有効か
対流式加熱では、空気を媒介として利用します。そのため、速度が遅く、操作も面倒で、熱もどこかに漏れてしまいます。
一方、赤外線加熱は放射を利用します。光子が直接ウェハー表面に当たります。数枚のシリコンウェハーを乾燥させるために、チャンバー全体を加熱する必要はありません。通常は短波および中波の赤外線を使用します。これらはウェハー表面の液体膜をより迅速に除去できるからです。
迅速な乾燥処理により、機械が最大出力で動作する時間が短縮されます。それだけです。
実際の設置方法
赤外線加熱に切り替える際には、パワー密度が重要になります。高出力のクォーツランプは、「瞬時に加熱可能」な点で優れています。次の工程を待っている間も、システムを高負荷状態に保つ必要はありません。ウェハーが送り込まれた瞬間に加熱を開始し、ウェハーが出て行った瞬間に電源を切ればよいのです。
ただし、問題点もあります。そうした高強度のランプは非常に熱くなります。冷却ファンやヒートシンクが十分でないと、ランプが破損したり、装置が変形したりする可能性があります。必要なワット数と、熱管理能力とのバランスを見つける必要があります。
エネルギーコストへの影響
エネルギー診断を行ったことがある人ならわかると思いますが、「待機時の消費電力」が、ほとんどの製造工場で費用がかさむ原因です。これは静かな“暗殺者”です。
赤外線加熱システムを使えば、従来のオーブンで必要とされる長時間かつ高コストな加熱時間を省くことができます。乾燥時間を数分から数秒に短縮できれば、1枚のウェハーあたりのエネルギー消費量も大幅に減少します。
これは、生産ラインの速度を落とすことなく、炭素中性目標を達成する最速の方法です。