적외선 가열과 강제 공기 순환: 웨이퍼 처리에는 어떤 방식이 더 효과적일까?
웨이퍼 처리에 있어서 고온 공기 대신 적외선을 사용하고 싶다면, “더 나은” 열원을 찾는 것보다는 그 에너지를 실리콘 표면에 어떻게 전달할지가 더 중요합니다.
강제 공기 순환 방식의 경우, 먼저 공기를 가열한 다음 그 공기가 웨이퍼를 가열해야 합니다. 이 과정은 매우 느리고 비효율적입니다. 반면 적외선 방식은 달라집니다. 적외선은 복사 형태로 작용하기 때문에 에너지가 직접 표면에 도달하여 그대로 남습니다. 중간 단계가 필요 없죠.
시간은 계속 흘러간다
고온 공기를 사용할 때는 열적 관성과 싸워야 합니다. 웨이퍼가 온도를 느끼기 전까지는 챔버 전체가 일정한 온도에 도달해야 합니다. 생산 환경에서는 이는 시간 낭비일 뿐만 아니라, 프로세스 시작 및 종료 시간도 크게 지연됩니다.
적외선 램프는 이러한 지연을 해결해줍니다. 열 전달이 거의 즉각적으로 이루어집니다.
생산 속도를 생각해보세요. 대류 방식의 경우 안정된 상태에 도달하는 데 10분이 걸리지만, 적외선 방식은 30초면 충분합니다. 이렇게 되면 웨이퍼 처리 속도가 크게 향상됩니다.
적절한 열 공급
우리 모두는 불균등한 가열 문제로 고민해본 적이 있습니다. 강제 공기 순환 방식은 차가운 부분이 생기기 쉬워 일관성 있는 결과를 얻기 어렵습니다.
반면 적외선 방식을 사용하면 배치를 조절할 수 있습니다. 구역별 가열을 통해 램프 배열을 조정함으로써 문제가 되는 부분들을 해결할 수 있습니다. 그 결과, 300mm 면적 전체에 걸쳐 균일한 온도 분포가 형성됩니다. 더 이상 예상치 못한 문제가 생기지 않습니다.
단점도 있다
적외선도 마법의 도구는 아닙니다. 열 밀도가 매우 높기 때문에, PID 제어가 제대로 작동하지 않으면 목표 온도를 초과할 수 있습니다. 따라서 고속 센서와 빠르게 반응하는 셔터가 필요합니다. 그렇지 않으면 웨이퍼가 변형될 수 있습니다.
또한, 프로세스가 끝나는 즉시 열을 제거할 수 있는 강력한 냉각 시스템도 필요합니다. 그렇지 않으면 내부 부품들이 손상될 수 있으며, 이는 수리하기 매우 어려운 문제입니다.