시간 낭비를 그만하세요: 왜 웨이퍼 가열에는 적외선 가열이 강제 공기 순환 방식보다 우수한가
반도체 생산 현장에서 일해본 사람이라면 기다리는 동안의 짜증스러움을 잘 알 것입니다. 반도체 처리 과정에서는 더 이상 뜨거운 공기를 주변으로 불어넣는 방식 대신, 정밀한 적외선 가열 방식이 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
결국 중요한 것은 열이 어떻게 웨이퍼에 전달되는지입니다.
강제 공기 순환 방식은 일종의 대류 오븐과 같습니다. 웨이퍼가 열을 느끼기 시작하기 전에 먼저 오븐 내부의 모든 공기가 뜨거워져야 합니다. 하지만 적외선 가열은 다릅니다. 적외선은 복사 에너지로서 웨이퍼 표면에 직접 작용합니다.
“무의미한 대기 시간” 문제
문제는 공기가 열을 전달하는 데 매우 부적합하다는 점입니다. 대류 방식을 사용할 경우, 공기가 뜨거워질 때까지 기다렸다가 그 열이 실리콘에 스며들 때까지 또 기다려야 합니다. 이는 결국 불필요한 대기 시간일 뿐입니다.
적외선 센서와 송수신기는 이러한 지연을 없애줍니다. 에너지는 빛의 속도로 전달되므로, 몇 초 만에 온도를 높이거나 낮출 수 있습니다. 하루에 수천 개의 웨이퍼를 처리해야 한다면, 굽는 데 걸리는 시간을 30초 줄이는 것도 작은 이득이 아니라, 시간당 생산량을 크게 높여주는 결과를 가져옵니다.
실제 온도를 파악하기
우리는 적외선 센서를 사용하여 웨이퍼 표면의 온도를 실시간으로 확인합니다.
열전대를 생각해보세요. 열전대는 웨이퍼에 직접 닿아야 하므로, 웨이퍼가 오염될 위험이 있습니다. 반면 적외선 센서는 아무것에도 닿지 않으며, 멀리서도 웨이퍼 표면의 온도를 즉시 측정할 수 있습니다.
이를 통해 제어 과정이 훨씬 더 정확해집니다. 센서가 차가운 부분을 감지하면 적외선 램프가 즉시 조절됩니다. 공기 순환 방식에서는 히터가 계속해서 열을 공급하지만, 실제로는 웨이퍼의 온도가 아닌 공기의 온도를 측정하기 때문에 과열된 상태가 됩니다.
단점
물론 적외선도 마법은 아닙니다. 적외선은 특정 방향으로만 작용합니다. 만약 무언가가 웨이퍼를 가리거나 램프의 위치가 약간 비뚤어져 있다면, 웨이퍼에 고르지 않은 열이 전달될 수 있습니다. 이 경우 단순히 공기를 불어넣는 방식으로는 해결할 수 없습니다. 램프의 위치와 센서의 배치를 신중하게 계획해야만 전체 웨이퍼 표면에 고른 열이 전달될 수 있습니다.
약간의 계획이 필요하지만, 그 속도의 이점은 분명합니다.