시간 낭비를 그만하세요: 왜 진공 적외선 가열이 훨씬 효과적인지
반도체 처리에 관련된 일을 해본 사람이라면 잘 알고 있겠지만, 항상 기다리는 시간이 많습니다. 물체가 따뜻해지기를 기다리고, 다시 식을 때까지 기다려야 합니다. 오랫동안 우리는 강제 공기 순환을 이용해 열을 전달했지만, 진공 환경에 적합한 적외선 히터를 사용하면 작업 과정이 완전히 달라집니다.
결국 중요한 것은 열이 웨이퍼에 어떻게 전달되는가 하는 점입니다. 공기 대류 방식은 마치 선풍기로 방을 따뜻하게 하는 것과 같아서 에너지가 공기를 통해 전달되어야 하므로 오랜 시간이 걸립니다. 하지만 고진공 환경에서는 공기 자체가 존재하지 않습니다. 없는 것을 이동시킬 수는 없죠. 적외선 히터는 그런 중간 과정을 생략하고 전자기파를 직접 목표물에 전달합니다.
즉각적인 반응입니다.
공기를 이용할 때 발생하는 ‘열 지연’ 문제는 사라집니다. 공기를 먼저 따뜻하게 하고, 그 다음 벽을 따뜻하게 하고, 마지막으로 웨이퍼를 따뜻하게 할 필요가 없습니다. 단파 적외선 램프를 사용하면 에너지가 바로 웨이퍼에 전달됩니다. 이렇게 하면 준비 및 냉각 시간을 60~80%나 단축할 수 있습니다. 공장이 24시간 가동된다면, 절약된 몇 분들이 모여서 매시간 더 많은 웨이퍼가 처리될 수 있습니다.
하지만 아무 램프나 진공 상태에 넣을 수는 없습니다.
우리는 특수한 석영 커버와 실링제를 사용합니다. 왜냐하면 가스가 새어 나오는 것은 큰 문제가 되기 때문입니다. 만약 히터에서 화학물질이 새어 나온다면, 실리콘이 오염되고 진공 상태가 깨집니다. 그러니까 우리는 작지만 강력한 히터를 만드는 것입니다. 이렇게 하면 원하는 위치에 높은 열 밀도를 제공할 수 있으며, 전체 진공 용기가 오븐처럼 변하는 것을 막을 수 있습니다.
솔직히 말해서, 적외선 가열도 마법은 아닙니다. 단점도 있습니다.
열이 너무 빨리 전달되기 때문에 목표 온도를 초과할 수 있습니다. PID 제어 시스템이 제대로 조절되지 않으면 목표 온도를 넘어설 수도 있습니다. 또한 반사 문제도 있습니다. 만약 챔버의 벽이 그런 종류의 방사선을 견딜 수 없다면, 실제로 작업해야 할 부품 대신 비싼 장비가 열을 받게 됩니다.
우리의 해결책은 금으로 도금된 열 차폐재를 사용하는 것입니다. 이를 통해 에너지가 웨이퍼에 집중되고, 낭비를 줄일 수 있으며, 냉각 시스템이 과도하게 작동하는 것을 막을 수 있습니다.