반제품의 탄소 배출을 줄이는 방법: 왜 진공 적외선이 최선인가?
청정실에서 작업해본 사람이라면 잘 알겠지만, 열을 가할 때는 절대적인 정확성이 필요합니다. 하지만 산화나 이물질로 인해 모든 것이 망가지지 않도록 반드시 진공 상태에서 작업해야 합니다.
오랫동안 우리는 기존의 저항식 난로를 사용해왔습니다. 하지만 문제는 이 난로들이 에너지를 엄청나게 많이 소비한다는 것입니다. 실제 웨이퍼를 가열하는 데 필요한 시간보다 공기와 챔버 벽을 가열하는 데 더 많은 에너지가 사용됩니다.
그래서 여기서 진공 환경에 적합한 적외선 히터가 등장합니다. 전체 공간을 가열하는 대신, 에너지를 목표물에 직접 전달할 수 있습니다.
물리학적으로는 꽤 간단합니다.
진공 상태에서는 대류가 일어나지 않습니다. 열을 전달할 공기가 없기 때문입니다. 모든 것은 복사에 의해 이루어집니다. 단파 적외선 램프를 사용하는 이유는, 장파 적외선 램프보다 웨이퍼와 기판을 훨씬 더 효과적으로 가열할 수 있기 때문입니다.
챔버 벽을 가열하는 데 드는 에너지를 줄이면, 탄소 배출량도 줄어듭니다. 이는 지구에도 좋고, 전력 비용도 절약되는 일입니다.
하지만 아무 램프나 사용할 수는 없습니다.
일반적인 램프는 진공 상태에서 즉시 고장 납니다. 램프에서 유해한 가스가 나와 진공 상태가 깨지거나, 더 심하면 웨이퍼 위에 그 가스가 떨어질 수 있습니다.
이를 방지하기 위해 고순도 석영과 진공 환경에 특화된 밀봉 장치를 사용합니다. 필라멘트는 극한의 열에도 견딜 수 있도록 설계되어 있습니다. 다만, 전원 공급 장치의 전압이 램프의 전압과 맞는지 반드시 확인해야 합니다. 그렇지 않으면 램프가 너무 빨리 고장날 수 있습니다.
물론 모든 것이 완벽한 것은 아닙니다. trade-offs가 있습니다.
가장 좋은 점은 속도입니다. 적외선을 사용하면 매우 빠르게 가열 및 냉각이 가능합니다. 따라서 생산 속도도 훨씬 빨라집니다.
하지만 열의 밀도에 주의해야 합니다. 적외선은 매우 강력한 열을 발생시킵니다. 만약 램프가 제대로 정렬되지 않으면 웨이퍼에 과열 부분이 생길 수 있습니다. 그러므로 차폐 장치와 냉각 장치를 정확하게 설정해야 합니다. 냉각이 충분하지 않으면 그 열이 전자 장비로 전달되어 문제가 생길 수 있습니다.
결국, 기존의 저항식 난로를 적외선 히터로 교체하는 것은 매우 합리적인 선택입니다. 웨이퍼당 에너지 사용량이 줄어들고, 공정의 안정성도 유지됩니다. 이는 공장을 더 친환경적으로 만들 수 있는 간단한 방법입니다.