スマートファブで熱を有効活用する方法
インダストリー4.0向けのスマートファブを構築する場合、従来の加熱方法では不十分だということがお分かりでしょう。従来の対流式加熱法は、高温の空気を送り込むというものですが、クリーンルームでは全く役に立ちません。空気があちこちに渦巻き、粒子を舞わせて基板を汚してしまいます。
そこで役立つのが赤外線です。赤外線は空気と戦う代わりに、エネルギーを直接ウェーハに届けます。風も乱流もなく、必要な場所にだけ純粋な熱が与えられます。
正確なデータの取得
デジタル生産ラインの性能は、そのラインに供給されるデータの質次第です。私たちの赤外線システムは、PLCコントローラーと直接連携できるように設計されています。
最も優れている点は、応答速度が非常に速いことです。高速な赤外線ランプを使用しているため、加熱や冷却のサイクルがほぼ瞬時に行われます。抵抗加熱器の場合、温度が上がるまで待つ必要がありますが、赤外線の場合はそういう心配はありません。リアルタイムのセンサーデータに基づいて設定を行えば、最初の工程であっても1万回目の工程であっても、温度制御が安定します。
電力と熱のバランス
しかし、問題点もあります。高出力の赤外線アレイは、狭いスペースで大きなパワーを発揮できるため、迅速な硬化や焼成に適しています。しかし、そのエネルギーはどこかに行かなければなりません。
そんなに多くの電力を使うと、筐体に負担がかかります。冷却装置やヒートシンクを適切に設計しなければ、周囲の温度が上昇し、結果としてクリーンルームの基準を超えてしまいます。これはバランスを取る必要がある問題ですが、事前に熱による影響を考慮しておけば対処可能です。
なぜ赤外線が最適なのか
正直に言えば、従来のオーブンは巨大で、使いにくく、温度が戻るのに時間がかかります。一方、赤外線ランプはその逆です。コンパクトなのです。
これにより、モジュール式の「プラグアンドプレイ」型の加熱エリアを作ることができます。ランプが壊れても、ライン全体を分解する必要はありません。新しいランプを取り付けて、作業を続けるだけです。これにより、稼働時間を長く保ち、スペースを有効活用できます。
私たちは短波および中波の赤外線ランプを使用しています。これらは材料の内部まで浸透するからです。表面だけを加熱するのではなく、内部まで加熱できるため、ウェーハ1枚あたりの処理時間が大幅に短縮されます。この高速性こそが、実際の世界で高効率なデータ駆動型ファブを運用するための鍵です。