청정실이 온도가 오를 때까지 기다리는 데 시간을 낭비하지 마세요.
반도체의 정밀 가공을 하는 사람이라면 “대기 시간”이 주는 짜증을 잘 알고 있을 것입니다. 열 처리 과정에서 그저 기다릴 수밖에 없는 그 답답한 시간 말입니다.
대부분의 경우 강제 공기 순환 방식이 사용됩니다. 하지만 이 방식은 매우 느립니다. 공기를 가열하고, 그 공기가 챔버 내부를 따뜻하게 만들어야만 웨이퍼가 온도 상승 효과를 받습니다. 이는 시간을 낭비하는 과정입니다.
더 빠른 방법은? 적외선을 활용하는 것입니다.
적외선 히터는 중간 단계를 생략합니다. 공기를 조작하는 대신, 전자기파를 직접 목표물로 보냅니다.
처음 사용해보면 정말 놀라울 정도입니다. 공기 순환 장치가 작동할 때까지 기다릴 필요가 없습니다. 몇 초 만에 설정된 온도에 도달할 수 있습니다. 이를 통해 처리 속도를 높이고 더 많은 웨이퍼를 처리할 수 있습니다.
게다가, 청결 문제도 해결됩니다. 강제 공기 순환 방식은 청정실에서는 재앙과 같습니다. 공기 순환으로 인해 먼지와 입자들이 발생합니다. 아무리 우수한 HEPA 필터가 있더라도, 공기가 움직이는 것 자체가 실리콘 웨이퍼에 해로울 수 있습니다. 반면 적외선 히터는 정적입니다. 움직이는 부품도 없고, 난류도 없습니다. 복잡한 공기 흐름 조절 장치도 필요 없으며, 바닥 공간도 확보할 수 있습니다.
하지만 이건 마법의 지팡이가 아닙니다. 주의해야 할 점들이 있습니다.
적외선은 방향성이 있습니다. 복잡한 3차원 형태의 웨이퍼를 처리할 때는 그냥 설정해두고 무시할 수 없습니다. “그림자 효과”가 발생할 수 있습니다. 즉, 깊은 곳은 여전히 차가운 반면, 표면만 따뜻해집니다. 따라서 열이 고르게 분포되도록 반사판의 각도와 램프의 위치를 신중하게 조절해야 합니다.
또한 적외선은 너무 빠르기 때문에, 제어 시스템도 그에 맞춰 빠르게 반응해야 합니다.
PID 제어 시스템이 너무 느리거나 부적절하다면, 온도가 설정값을 초과할 수 있습니다. 따라서 열의 변화에 신속하게 반응할 수 있는 고속 센서와 제어 장치가 필요합니다.
처음에는 좀 더 세심한 조정이 필요하지만, 그 대가로 얻는 속도는 분명 가치가 있습니다.