정밀한 IR 가열을 활용해 웨이퍼 처리 과정에서 탄소 배출을 줄이는 방법
반도체 제조 공정에 종사해본 사람이라면 열적 정밀도가 얼마나 중요한지 잘 알 것입니다. 오랫동안 우리는 치료나 어닐링 작업을 위해 대형 저항식 오븐을 사용해왔지만, 솔직히 말해서 이런 오븐들은 에너지를 많이 소비합니다. 만약 진정으로 탄소 중립을 실현하고 싶다면, 에너지 낭비를 줄여야 합니다.
이때 바로 IR 가열 램프가 유용해집니다.
물리적 원리
일반적인 오븐의 작동 방식을 생각해보세요. 오븐은 먼저 공기를 가열하고, 그 공기가 다시 챔버를 가열하며, 마지막으로 웨이퍼를 가열합니다. 이 방식은 효율적이지 않습니다. 반면 IR 가열은 방사능을 이용해 웨이퍼 표면을 직접 가열합니다. 웨이퍼만을 목표로 하고 챔버 벽은 무시함으로써 시간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 한 번에 처리되는 웨이퍼의 양도 줄어듭니다. 이것이 바로 탄소 배출량을 줄이는 비결입니다.
피드백이 중요합니다
램프 자체만으로는 충분하지 않습니다. 램프를 제어하는 시스템의 성능이 중요합니다. 우리는 정밀한 IR 센서를 사용하여 웨이퍼의 표면 온도를 실시간으로 모니터링합니다. 이 센서들은 PID 컨트롤러와 연동되어 전력을 조절합니다. 웨이퍼의 온도가 예상보다 빨리 상승하면 시스템이 즉시 전력을 줄입니다. 과도한 전력 소모나 웨이퍼 손상을 방지할 수 있습니다.
단점도 있습니다
고강도 IR 램프는 엄청난 열을 발생시킵니다. 따라서 웨이퍼의 온도 상승 속도가 매우 빠릅니다. 이로 인해 한 시간에 더 많은 웨이퍼를 처리할 수 있어 생산성이 크게 향상됩니다. 하지만 단점도 있습니다. 그렇게 많은 열이 램프에 가해지면 램프의 수명이 줄어들거나 센서의 정확도가 떨어질 수 있습니다. 균형을 맞추는 것이 중요합니다.
“친환경 공장”에 미치는 영향
대량 가열 방식을 버리면, 불필요한 에너지 소비가 크게 줄어듭니다. 제품만을 가열하기 때문에 전체 공간을 가열할 필요가 없습니다.
가장 좋은 점은, 대부분의 기존 가열 시스템과 비교해도 교체가 비교적 간단하다는 것입니다. 전력 공급 시스템이 스위칭 부하를 견딜 수 있다면, 전체 공정을 바꾸지 않고도 이 시스템을 사용할 수 있습니다.