반도체 제조 공정에서 열공기 대신 적외선을 사용하는 방법
강제로 공기를 데워서 그 열을 웨이퍼에 전달하는 방식의 문제점에 대해 알아보겠습니다. 이 방식은 매우 느립니다. 공기를 데워서 열을 전달하는 것은 마치 중간에 아무런 역할도 하지 않는 ‘중개자’를 두는 것과 같습니다. 심층 가공 과정에서는 이러한 지연이 치명적인 문제가 됩니다. 이로 인해 전체 생산 라인의 효율이 떨어집니다.
우리는 더 나은 방법을 찾았습니다. 바로 그 송풍기 대신 단파 적외선 발생기를 사용하는 것입니다.
기다리는 시간의 문제
열공기 시스템은 ‘열적 관성’이 매우 큽니다. 오븐이 적절한 온도에 도달하기까지 오랜 시간이 걸리며, 그 후에도 그 열이 재료에 전달되기까지 또 다시 시간이 걸립니다. 정말 짜증나는 일입니다.
적외선은 다릅니다. 빛의 속도로 이동하여 목표물에 직접 도달합니다. 따라서 준비 시간이 분에서 초로 줄어듭니다. 이제는 더 많은 양의 웨이퍼를 처리할 수 있으며, 공간도 더 적게 필요합니다.
에너지 절약 및 효율성 향상
공기 순환 방식은 복잡합니다. 누수된 공기와 덕트를 통해 엄청난 양의 열이 손실됩니다. 결국 에너지가 낭비되는 셈입니다.
적외선은 표적에 정확하게 에너지를 전달합니다. 이를 통해 설비의 전력 부담을 크게 줄일 수 있습니다. 게다가 제어도 훨씬 용이합니다. 가열 및 냉각 작동을 즉시 시작하거나 중단할 수 있습니다. 더 이상 온도 조절 실패로 인해 섬세한 반도체 층이 손상되는 일도 없습니다.
단점들
물론 적외선도 완벽한 해결책은 아닙니다. 적외선은 직선으로만 전달됩니다. 만약 부품의 형태가 복잡하거나 깊은 홈이 있다면, 적외선이 그 부분에 도달하지 못할 수 있습니다. 그러므로 여러 개의 램프를 사용하거나 반사판을 이용해 에너지를 그 부분에 전달해야 합니다.
또 한 가지, 적외선의 강도가 매우 높습니다. 센서가 주변 공기 온도뿐만 아니라 적외선 열도 정확하게 측정할 수 있도록 설정해야 합니다. 그렇지 않으면 공기가 여전히 차가운 상태임에도 불구하고 기판이 손상될 수 있습니다.