왜 웨이퍼 처리에 적외선 가열 방식을 사용하는가?
요즘은 모두가 탄소 중립에 대해 이야기하고 있습니다. 반도체 업계에서는 이것이 곧, 물건을 가열하는 방식을 다시 생각해보아야 한다는 뜻입니다. 기존의 방식인 거대한 저항식 오븐을 사용하는 것은 마치 피자 한 조각을 데우기 위해 집 전체를 따뜻하게 하는 것과 같습니다. 정말 낭비적인 방법이죠.
그래서 우리는 적외선 가열 방식으로 전환하고 있습니다. 전체 챔버를 따뜻하게 하는 대신, 열을 필요한 곳, 즉 웨이퍼에 직접 전달합니다.
적절한 온도 조절
실제로는 이렇게 작동합니다. 고출력의 석영 램프를 사용하여 단파 복사광을 기판에 직접 비춥니다. 속도가 매우 빠릅니다. 몇 초 만에 온도를 높일 수 있으므로, 장비가 에너지를 오랫동안 소모하지 않습니다.
하지만 속도는 양날의 검입니다. 매 밀리초마다 온도를 확인하지 않으면 목표 온도를 초과할 수 있습니다. 그러면 전체 웨이퍼들이 망가질 수 있습니다.
이를 방지하기 위해 비접촉형 온도 센서를 사용합니다. 이 센서는 마치 지속적으로 표면을 감시하는 눈과 같은 역할을 합니다. 센서가 반응하지 않으면 문제가 생깁니다.
하드웨어의 현실
램프를 그냥 기계에 넣어두는 것만으로는 안 됩니다. 램프와 웨이퍼 사이의 거리, 즉 초점 거리가 매우 중요합니다. 조금만 실수해도 열 분포가 깨지고, 결국 제품의 품질이 저하됩니다. 그래서 램프에 특수 코팅을 하여 원하는 스펙트럼을 얻습니다.
또한 열 문제도 있습니다. 램프의 끝부분은 엄청나게 뜨거워집니다. 냉각 시스템이 제대로 작동하지 않거나, 물의 흐름이 잠시 줄어들면 소켓이 타버릴 수 있습니다. 성능을 추구하면서도 하드웨어가 손상되지 않도록 꾸준히 균형을 맞춰야 합니다.
“친환경” 목표 달성하기
사람들이 “친환경 공장”에 대해 이야기할 때, 그건 보통 마케팅용 표현에 불과합니다. 하지만 여기서는 계산이 아주 간단합니다.
전통적인 오븐들은 아무 일도 하지 않을 때도 계속 뜨거운 상태를 유지해야 하므로 에너지를 많이 소비합니다. 반면 적외선 시스템은 거의 즉시 켜지고 꺼집니다.
유휴 시간이 줄어들면 웨이퍼당 소비되는 에너지도 줄어듭니다. 이건 상식입니다. 웨이퍼 주변의 공기를 데우는 대신, 웨이퍼 자체를 직접 데우는 것이죠. 그러면 부품들을 더 빨리 처리할 수 있으며, 전력 비용도 줄어듭니다.