이제 더 이상 캐리어가 따뜻해질 때까지 기다리지 마세요: 적외선과 열공기의 비교
반도체 제조 과정에서 웨이퍼를 한 단계에서 다른 단계로 옮길 때는 열 안정성이 매우 중요합니다. 하지만 여전히 열공기를 사용하여 캐리어를 따뜻하게 유지한다면, 그건 시간 낭비일 뿐입니다.
최근에는 점점 더 많은 업체들이 적외선 가열 방식을 사용하고 있습니다. 그 이유는 간단합니다. 공기를 이용한 가열 방식은 너무 느리기 때문입니다.
기다림의 문제
열공기가 어떻게 작동하는지 생각해보세요. 먼저 공기를 가열해야 하고, 그 다음에는 그 공기가 캐리어를 가열해야 합니다. 마지막으로 캐리어가 웨이퍼를 가열합니다. 이는 매우 느린 연쇄 반응입니다. 항상 지연이 발생합니다.
적외선은 다릅니다. 마치 여름날 햇볕이 피부에 닿는 것과 같습니다. 중간 매개체가 필요 없으며, 직접 목표물을 가열할 수 있습니다.
매우 빠릅니다. 정말 빠르죠. 분 단위가 아니라 초 단위로 처리됩니다. 대량 생산을 하는 경우, 각 주기당 5분을 절약할 수 있다면, 매주 몇 시간의 추가적인 생산 시간을 확보할 수 있습니다.
공기의 움직임을 억제하기
또 다른 문제는 클린룸 환경입니다. 강제 공기 순환 시스템은 사실상 큰 팬을 이용해 공기를 밀어내는 방식입니다. 아무리 좋은 HEPA 필터를 사용해도, 움직이는 공기로 인해 소용돌이가 생깁니다. 클래스 10이나 100과 같은 깨끗한 환경에서는 이런 것은 원치 않는 현상입니다.
적외선 가열기는 그냥 그 자리에 있으면 됩니다. 팬도, 덕트도, 바람도 없습니다. 그래서 층류가 그대로 유지되고, 먼지가 생길 걱정도 없습니다.
단점과 해결책
물론 적외선도 완벽한 해결책은 아닙니다. 방향성이 있기 때문입니다.
만약 웨이퍼에 깊은 구멍이 있거나 복잡한 3차원 형태를 가지고 있다면, 그냥 가열기를 달아두기만 해서는 안 됩니다. 그렇게 하면 표면에는 뜨거운 부분이 생기고, 구멍 안쪽은 차가운 부분이 생겨서 불균등한 팽창이 발생할 수 있습니다.
해결책은 설정에 있습니다. 가열기를 어디에 둘지, 반사판을 어떻게 사용할지 신중하게 결정해야 합니다.
제 생각에는, 즉시 온도를 올려야 한다면 단파 적외선을 사용하는 것이 좋습니다. 특정 재료가 그 방식으로 열을 더 잘 흡수한다면 중파 적외선을 사용하세요. 빠르게 반응하는 온도 센서와 PID 컨트롤러를 함께 사용하면, 오차를 ±1°C 이내로 유지할 수 있습니다.