半導体製造工場における炭素削減：なぜIR乾燥が効果的なのか
半導体製造工場について言えば、エネルギー代は途方もないほど高額です。その主な原因の一つが乾燥工程です。長年、従来の対流式オーブンを使ってきましたが、カーボンニュートラルを目指すなら、もはやそれでは不十分です。
これは、単にパンフレットを良く見せるための企業の「グリーン活動」ではありません。重要なのは、具体的な数値です。つまり、1枚のウェーハを乾燥させるのにどれだけのキロワット時のエネルギーが必要かということです。
IR乾燥のメカニズム
強制対流式乾燥の問題点は、非常に非効率的であることです。わずかな表面を乾燥させるために、チャンバー内の空気全体を加熱するのに大量のエネルギーが消費されます。まるで、コーヒーを温めるために家全体を暖めるようなものです。
一方、短波赤外線（IR）はそうではありません。空気を加熱するのではなく、エネルギーが直接ウェーハの表面に届きます。これは対流ではなく、放射による加熱です。
この方法を使えば、乾燥時間を40％から60％も短縮できます。機器が消費する電力が少なくなれば、当然、炭素排出量も減少します。とてもシンプルです。
適切な設定が重要
こうした効果を得るためには、適切な出力密度が必要です。目的の温度に迅速に到達できるシステムが求められます。この高速性こそが鍵であり、連続的な加熱ではなく、パルス状の加熱を利用できるのです。
しかし、筐体への熱負荷には注意が必要です。高密度のIRランプは大量の熱を発生させます。冷却ファンやヒートシンクが十分でなければ、温度が上昇してしまいます。
私は常に、統合型PIDコントローラーの使用を推奨します。これにより、温度が安定し、ウェーハが焼けてしまうのを防げます。
トレードオフ
IR乾燥が万能だとは言いません。確かに速いですが、条件が厳しくなります。
正確な位置合わせが何よりも重要です。ランプの位置が少しでもずれると、ウェーハの表面に冷たい部分ができてしまいます。対流式オーブンを使うよりも、初期の調整に時間がかかるかもしれません。
しかし、一度正確な位置合わせができれば、大きな効果が得られます。工場全体の消費電力が減り、空調システムもそれほど苦労せずに部屋を冷やすことができます。