왜 공기를 가열하는 대신 웨이퍼 자체를 직접 가열하지 않을까요?
대부분의 반도체 제조 공정에서는 여전히 강제로 공기를 순환시켜 가열하는 방식이 사용됩니다. 이 방식은 매우 느립니다. 먼저 공기를 가열하고, 그 공기가 챔버를 가열합니다. 운이 좋다면 결국 웨이퍼도 따뜻해집니다. 하지만 이 과정에서 오랜 시간을 기다려야 합니다.
우리는 적외선 히터를 선호합니다. 왜냐하면 적외선 히터는 중간 단계를 생략할 수 있기 때문입니다.
시간이 바로 모든 것입니다.
강제 공기 순환 방식은 너무 느립니다. 반면 적외선 히터는 전자기파를 이용해 직접 기판을 가열합니다. 전체 공간을 가열할 필요 없이, 원하는 부분만 가열할 수 있습니다. 이렇게 되면 몇 시간이 걸리던 가열 시간이 몇 분으로 줄어듭니다. 대량 생산을 하는 경우, 가열 시간을 20분만 줄여도 큰 이익이 됩니다.
클린룸의 문제점
클린룸에서 일해본 사람이라면 알겠지만, 공기의 흐름은 오히려 문제가 됩니다. 팬들이 먼지를 일으키고, 난류를 만들어냅니다. 정말 엉망입니다.
적외선 히터는 그런 문제가 없습니다. 팬도 없고, 공기의 흐름도 없으며, 웨이퍼 위에 입자가 날아다니는 일도 없습니다. 더욱 깨끗한 환경을 유지하기 위해 석영 케이스를 사용합니다. 그래서 이상한 기체나 입자들이 고온 가열 과정을 방해하는 일도 없습니다.
단점도 있습니다
적외선 히터도 마법의 지팡이는 아닙니다. 방사 방향이 정해져 있습니다.
만약 부품에 깊은 홈이 있거나 복잡한 형태를 가지고 있다면, “그림자 효과”가 발생할 수 있습니다. 즉, 빛이 닿지 않는 곳은 가열되지 않습니다. 그냥 적외선 램프를 기존의 대류식 오븐에 넣고 끝내는 것은 불가능합니다. 올바른 가열 구역을 설정해야 합니다.
또한 고출력 적외선 히터는 많은 에너지를 방출하기 때문에, 적절한 냉각 장치가 필요합니다. 그렇지 않으면 프레임이 변형되거나 온도 센서가 오작동할 수 있습니다.
적외선 히터는 공기보다 훨씬 빠르게 목표 온도에 도달하기 때문에, PID 컨트롤러와 빠르게 반응하는 서미스터를 사용하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 온도가 너무 높아져서 부품이 손상되는 것을 방지할 수 있습니다.