半導体製造工場での炭素排出削減：なぜ赤外線加熱が効果的なのか
半導体製造工場でカーボンニュートラルを実現しようとすると、単に「再生可能エネルギークレジット」を購入するだけでは不十分だとすぐに気づきます。実際には、熱処理のプロセス自体を見直す必要があります。
従来の抵抗加熱や大規模な対流式オーブンを考えてみてください。これらはエネルギーの消費量が非常に多いです。ウェハーが温度変化を感じる前に、オーブンは空気やチャンバーの壁を温めるのに時間を費やしてしまいます。これは明らかな無駄遣いです。
そのため、私たちは目的に合った赤外線ランプシステムを利用します。部屋全体を温めるのではなく、特定の部分だけを加熱するのです。
熱を正しい場所に届ける
赤外線は放射エネルギーを利用するものです。空気が温まるのを待つ代わりに、ランプから直接光子がウェハーの表面に届きます。これにより、加熱時間が大幅に短縮されます。つまり、1回の処理で消費される電力が少なくなり、電気料金も大幅に削減できます。使用する材料に応じて、適切な波長のランプを選びます。表面を迅速に加熱したい場合は短波長を、厚い基板の内部まで熱を伝えたい場合は中波長を使用します。
クリーンルームの現実
ただ、電球を交換するだけでは済みません。製造工場では、粒子による汚染が大きな問題です。たった一つの粒子があっても、製品の歩留まりが急激に低下します。加熱処理中のガス放出を防ぐために、特殊なコーティングや石英製のケースが使用されます。
最も良い点は、このような赤外線ランプアレイは、巨大なオーブンに比べて大幅にスペースを節約できることです。また、電力供給が問題なければ、既存の装置に簡単に組み込むことができます。
デメリット（完璧なものはない）
ただし、赤外線は強力ですが、使い方には注意が必要です。急激な温度勾配が生じるため、ランプの位置が数ミリずれているだけで、ウェハー上に高温部分ができてしまいます。これを防ぐためには、正確なPID制御器やセンサーが必要です。
また、高出力のランプは大量の熱を放出します。もし空調や冷却システムが十分でなければ、クリーンルーム内の温度が上昇し、警報が鳴ってしまいます。設定には少し手間がかかりますが、省エネ効果を考えれば価値のある投資です。