팹 내의 탄소 배출을 줄이는 방법: 왜 적외선 가열이 효과적인가?
반도체 팹을 탄소 중립 상태로 만들고 싶다면, 열을 어떻게 처리하는지에 대한 문제를 무시해서는 안 됩니다.
대부분의 구식 대류식 오븐이나 저항식 히터들은 에너지를 낭비하고 있습니다. 웨이퍼에 열이 전달되기도 전에 에너지의 절반이 공기와 오븐 벽을 데우는 데 사용됩니다. 마치 부엌 전체를 데워서 단 하나의 완두콩만 따뜻하게 만드는 것과 같습니다. 이로 인해 탄소 발자국이 증가하고 엄청난 양의 전력이 낭비됩니다.
이때 적외선 램프가 유용합니다. 적외선 램프는 모든 것을 데우는 대신 웨이퍼 자체만을 직접 가열합니다.
중요한 것은 에너지가 어디로 가는가 하는 점입니다.
적외선 시스템은 전자기파를 방출하며, 이 파동은 표면에 닿는 순간만 열로 변환됩니다. 굳이 진공 상태의 오븐에 엄청난 양의 에너지를 투입할 필요가 없습니다.
또한, 파장을 조절함으로써 열이 얼마나 깊이 전달되는지를 제어할 수 있습니다. 그래서 열 처리 과정의 속도가 훨씬 빨라집니다. 그리고 이 업계에서는 빠른 처리 속도가 곧 웨이퍼당 더 적은 전력 소비를 의미합니다. 간단하지 않나요?
하드웨어 측면
친환경 공장에서 이 기술을 활용하려면 높은 와트당 밀도가 필요합니다. 우리는 석영-할로겐 튜브를 사용하는데, 이 튜브는 즉각적으로 반응합니다. 스위치를 켜면 즉시 열이 발생하고, 스위치를 끄면 열이 사라집니다. 더 이상 기계가 작동하지 않을 때도 에너지가 낭비되는 일은 없습니다.
하지만 문제는, 너무 많은 에너지를 좁은 공간에 집약시키면 온도가 매우 높아진다는 점입니다. 고밀도 적외선 배열을 설치할 경우, 적절한 냉각 시스템이 반드시 필요합니다. 그렇지 않으면 주변의 전자 장치가 손상될 수 있습니다.
지구에 미치는 영향
가스 버너나 구식 전기 히터를 적외선 배열로 대체하면, 단위당 소비되는 전력량이 줄어듭니다. 특히 경화, 건조, 어닐링 과정에서 가장 큰 효과를 볼 수 있습니다.
가장 좋은 점은, 이 기술을 그대로 사용할 수 있다는 것입니다. 전체 설비를 철거할 필요가 없습니다. 불필요한 열을 없앰으로써 전체 팹의 전력 소비가 줄어듭니다. 그 결과 탄소 배출 목표를 달성할 수 있으며, 생산 속도도 그대로 유지됩니다.