적외선 가열 vs. 열공기 가열: 과연 어떤 방식이 웨이퍼 처리에 적합할까?
만약 여전히 반도체 처리에 열공기 순환 방식을 사용하고 있다면, 사실상 기다리는 수밖에 없습니다.
열공기 가열의 원리를 생각해보면, 먼저 공기를 가열한 다음, 그 공기가 챔버를 가열합니다. 결국 시간이 지나면 웨이퍼도 따뜻해집니다. 이는 매우 느린 과정입니다. 반면 적외선 가열은 중간 단계를 생략합니다. 전자기파를 이용해 에너지를 직접 웨이퍼 표면으로 전달하기 때문에 기다릴 필요가 없습니다.
시간은 계속 흘러갑니다.
대량 생산 환경에서는 매초가 곧 금전적 손실로 이어집니다. 열공기 가열의 경우, 재료가 손상되지 않도록 하기 위해 오랜 시간 동안 가열 및 냉각 과정을 거쳐야 합니다. 정말 짜증나는 일입니다. 하지만 적외선 램프는 몇 초 만에 원하는 온도에 도달합니다.
팬을 이용해 따뜻한 공기를 순환시키는 대신, 광자를 직접 기판에 전달함으로써 빠르게 열을 가할 수 있습니다. 이렇게 하면 처리 속도를 높일 수 있으며, 더 많은 웨이퍼를 처리할 수 있습니다.
“이상적인 거리” 찾기
단순히 적외선 램프를 웨이퍼 바로 앞에 두는 것은 좋지 않습니다. 그렇게 하면 웨이퍼가 손상될 수 있습니다. 램프가 너무 가까이 있으면 웨이퍼가 변형될 수 있고, 너무 멀리 떨어져 있으면 적외선의 강력한 에너지 효과가 사라집니다. 따라서 제곱센티미터당 필요한 와트 수에 따라 적절한 거리를 찾아야 합니다.
알아야 할 단점들
적외선 가열은 매우 빠르지만, 방향성이 있다는 단점이 있습니다. 열공기는 마치 담요처럼 부품 주위를 감싸지만, 적외선은 자신이 “볼” 수 있는 부분만 가열합니다. 따라서 웨이퍼의 형태가 복잡하거나 모든 각도에서 균일한 온도가 필요한 경우, 단일 램프로는 충분하지 않습니다. 여러 개의 램프나 반사 챔버를 사용해 에너지를 효과적으로 전달해야 합니다. 물론 이 경우 공간이 더 필요합니다.
또한, 정확한 PID 컨트롤러를 사용하는 것이 중요합니다. 에너지 전달이 매우 빠르기 때문에, 센서가 실시간으로 반응하지 않으면 온도가 너무 높아져 전체 공정이 망가질 수 있습니다.