왜 웨이퍼 처리에는 적외선 가열이 열공기 가열보다 우수한가?
만약 여전히 반도체의 고도화된 처리 과정에서 열공기를 사용하고 있다면, 아마도 대기하는 데 너무 많은 시간을 낭비하고 있을 것입니다. 적외선 가열로 전환하는 것은 단순한 ‘업그레이드’가 아닙니다. 이는 생산성을 저하시키는 요소들을 없애는 것입니다.
공기를 이용한 가열의 한계
열공기가 어떻게 작동하는지 생각해보세요. 팬들이 가열된 공기를 움직여서 웨이퍼에 닿게 하고, 그 에너지를 이용해 작업을 수행합니다. 하지만 이 방식은 매우 느립니다. 마치 헤어드라이어로 방을 따뜻하게 하는 것과 같습니다. 공기를 움직이는 데 많은 에너지가 소모됩니다.
적외선 가열은 다릅니다. 적외선은 전자기파이므로 에너지가 빛의 속도로 웨이퍼에 직접 전달됩니다. 그래서 준비 시간이 분에서 초로 줄어듭니다. 이는 엄청난 차이입니다.
병목 현상 해결
고도화된 처리 과정에서는 시간이 모든 것입니다. “시간 비용”이 바로 문제가 되는 부분입니다.
적외선 램프를 사용하면 특정 부분에만 열을 가할 수 있습니다. 웨이퍼를 적절한 온도로 만들기 위해 전체 챔버를 가열할 필요가 없습니다. 그 결과, PID 컨트롤러가 설정된 온도에 훨씬 빠르게 도달하여 그 온도를 유지할 수 있습니다.
일반적으로는 단파나 중파 적외선을 사용합니다. 왜냐하면 에너지가 웨이퍼의 표면뿐만 아니라 내부까지 침투해야 하기 때문입니다.
주의해야 할 점
적외선 가열을 사용할 때는 단순히 히터를 교체하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 적외선은 방향성이 있기 때문입니다.
램프의 위치가 잘못되거나 웨이퍼가 고르지 않으면 열이 집중되는 부분이 생깁니다. 따라서 초점 거리를 정확하게 조절해야 합니다. 게다가 적외선이 에너지를 매우 빠르게 전달하기 때문에, 냉각 시스템도 이에 맞게 강화되어야 합니다. 빠른 열 변화를 처리할 수 없다면 웨이퍼가 변형될 수 있습니다.
실제적인 이점
현실적으로 말해서, 강제 공기 순환 방식은 에너지를 낭비하는 방식입니다. 제품에 전혀 닿지 않는 공기를 가열하는 데 에너지를 쓰는 셈입니다.
적외선 가열을 사용하면 가열 장비의 크기가 줄어들고 처리 시간도 단축됩니다. 추가적인 기계를 구입하지 않고도 더 많은 웨이퍼를 처리할 수 있습니다.