空気を加熱するのをやめよう：スマートファブを構築するためのより良い方法
もしインダストリー4.0向けのスマートファブを構築しようとしているなら、従来のやり方——つまり、単に熱い空気を部屋中に送り込むだけの方法——ではもはや十分ではないことに気づいているはずです。クリーンルームでは、空気中に浮遊する粒子や急激な温度変動が作業に悪影響を与えるのは避けたいものです。
そのため、私たちは赤外線システムを利用します。部屋全体を温める代わりに、赤外線は電磁波を使って直接ワークピースにエネルギーを送り届けます。これにより、エネルギーの無駄遣いがなくなります。
データの把握
スマートファクトリーの性能は、フィードバックサイクルの良しあしにかかっています。ここで赤外線システムが真価を発揮します。なぜなら、赤外線システムには「熱遅延」という問題がないからです。
重たい抵抗式ヒーターを思い出してみてください。電源を入れても、しばらく待たなければなりません。一方、赤外線ランプは数秒で目的の温度に到達します。PIDコントローラーと組み合わせてPLCに接続すれば、即座に出力を調整できます。
こうして、熱は単なる設定値ではなく、データとして扱えるようになります。各ウェーハやバッチの熱履歴を記録することも可能です。
力率と熱のトレードオフ
ただし、半導体や高精度電子機器に必要な熱密度を得るためには、通常、高出力の短波ランプを使用します。これにより、狭い範囲内で大きな熱量を生み出すことができます。
しかし、このような高い出力は問題も引き起こします。無駄な熱が発生するのです。もし2kWものエネルギーを狭い範囲に投入すると、ケースが高温になってしまいます。そのため、冷却システムのサイズを適切に設計する必要があります。そうしないと、センサーの性能が低下したり、最悪の場合、破損してしまったりします。
クリーンルームの維持
ガスの放出を防ぐために、石英で包まれた素子を使用します。この材料は粒子を放出しないため、ISOクラスを維持することができます。
また、強制送風システムを赤外線システムに置き換えることで、空気の乱流が減少します。その結果、シリコン表面に付着する汚染物質も少なくなります。これは単純な変更ですが、歩留まりに大きな影響を与えます。