더 이상 히터를 기다릴 필요는 없습니다: 왜 적외선 가열이 열공기 가열보다 낫은가?
여전히 많은 반도체 생산 라인에서 열공기를 이용하는 방식이 사용되고 있습니다. 이건 구식의 방법이며, 솔직히 말해서 효율이 형편없습니다.
문제는 바로 ‘기다리는 시간’입니다. 공기는 열을 전달하는 데 있어서 매우 비효율적입니다. 기판이 적절한 온도에 도달할 때까지 몇 분씩 기다려야 합니다. 사실상 부품이 따뜻해지기 전에 방 전체를 먼저 따뜻하게 해야 하는 셈이죠. 이건 시간 낭비입니다.
속도를 높이는 방법
적외선 가열은 이 문제를 해결해줍니다. 공기를 이용하는 대신, 적외선 발생기가 에너지를 직접 재료로 전달합니다. 마치 방이 따뜻해지기를 기다리는 것이 아니라, 햇빛 속으로 들어가는 것과 같습니다.
분단위로 기다리는 대신 초단위로 기다리면 됩니다. 대량 생산을 할 때는 이것이 큰 장점이 됩니다. 전력 비용도 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 생산 시간도 절약됩니다.
선이 녹는 것을 막아야 합니다
단점이 있다면, 적외선 히터는 매우 뜨거워집니다. 그리고 그 열은 매우 집중적으로 전달됩니다.
일반적인 PVC나 실리콘 선을 사용하면 문제가 생깁니다. 선들이 녹거나 가스가 나올 수 있으며, 이는 클린룸에서는 결코 원하지 않는 상황입니다. 그래서 우리는 테플론(PTFE) 코팅된 선을 사용합니다. 이 선은 높은 온도를 견딜 수 있으며, 에칭이나 증착 과정에서 발생하는 유해한 화학물질에도 영향을 받지 않습니다. 그냥 제대로 작동할 뿐입니다.
단점도 있습니다
적외선 가열도 마법의 도구는 아닙니다. 그냥 히터를 교체한다고 해서 문제가 해결되는 것은 아닙니다.
적외선은 직선 경로로만 작동하기 때문에, 램프를 어디에 설치할지 신중히 결정해야 합니다. 조금이라도 위치가 잘못되면 웨이퍼에 차가운 부분이 생길 수 있습니다. 또한 열이 너무 빠르게 전달되기 때문에, 온도를 너무 빨리 올리면 열충격이 발생할 수 있습니다. 그러므로 PID 컨트롤러를 사용하여 온도가 과도하게 상승하지 않도록 해야 합니다.
새로운 생산 라인을 계획한다면, 적외선 가열이 최선의 선택입니다. 이 방식은 열 지연 문제를 해결해줍니다. 단, PTFE로 선을 처리해야 하므로, 6개월 후에 선이 손상되는 문제를 피할 수 있습니다.