セミインフラレッド加熱における適切な温度制御
半導体製造工場の炭素排出量を実際に削減したいのであれば、古くて非効率的な抵抗加熱装置に頼るのはやめなければなりません。そうした装置は効率が悪すぎます。代替案としては、赤外線加熱があります。これは、ウェーハ自体を加熱するため、より効率的な方法です。
しかし、問題点もあります。正確な温度センサーがなければ、正確な制御は不可能です。少しでも間違えると、一連のシリコンウェーハが台無しになってしまいます。
フィードバックループの危険性
赤外線ランプは非常に強力です。ウェーハに大量のエネルギーを与えるため、フィードバックループが遅ければ、目標温度を超えてしまいます。
私は、どれだけ高温になるかに応じて、タイプKまたはタイプNの温度センサーを使用します。重要なのは応答速度です。センサーの応答が数秒遅れるだけで、PIDコントローラーは継続してランプに電力を供給し続けます。そうすると、ヒーターが壊れたり、ウェーハがダメになったりします。これは、生産ラインを運営する上で非常に危険な状況です。
設置時の注意点
単純に標準的なプローブをクリーンルームに設置するわけにはいきません。ガス放出が問題になるため、ステンレスやセラミック製のケースを使って、すべてを清潔に保つ必要があります。
また、電気的なノイズも問題です。高功率の赤外線電源は多くのEMIを発生させるため、遮蔽された配線が必要です。そうしないと、測定値が不安定になります。
設置位置も重要です。センサーを遠くに設置しすぎると、実際よりもウェーハが低温だと誤って判断されます。逆に、近すぎると、直接の放射熱でセンサーが壊れてしまいます。正確な測定値が得られ、かつセンサーが機能する最適な位置を見つける必要があります。
なぜこれが地球にとって重要なのか
赤外線加熱に切り替える最大の利点は、温まる時間が短いことです。大きなオーブンで時間をかけて温度を上げる代わりに、ランプのスイッチを入れるだけで、数分で目標温度に到達できます。
これにより、1枚のウェーハあたりに消費される電力が大幅に削減されます。正確な温度センサーを使えば、推測する必要もなく、必要な精度でプロセスを進めることができます。無駄なエネルギーも過熱もなく、効率的なプロセスが実現されます。