적외선 가열 vs. 열풍 가열: 웨이퍼를 어떻게 가열할 것인가?
웨이퍼 처리에 있어서 열풍 가열 방식에서 적외선 가열 방식으로 전환한다면, 그것은 곧 열이 웨이퍼에 도달하는 방식 자체를 바꾸는 것입니다.
강제 순환하는 공기를 이용하는 방식을 생각해보세요. 공기를 가열한 뒤 그 공기를 챔버 안에 불어넣고, 그저 기다리기만 하면 됩니다. 그 공기가 자신의 에너지를 웨이퍼에 전달할 때까지 기다려야 합니다. 이 방식은 매우 느립니다. 실제로 느낄 수 있는 지연 시간도 있습니다.
반면 적외선 가열 방식은 다릅니다. 이는 방사형 에너지이므로, 공기와 같은 ‘중개자’가 필요 없이 에너지가 직접 웨이퍼에 전달됩니다.
시간이 점점 줄어듭니다
열풍 가열을 사용할 경우, 열적 관성과 싸워야 합니다. 공기와 챔버 벽이 엄청난 양의 열을 흡수하기 때문에, 목표 온도에 도달하기까지 오랜 시간이 걸립니다.
하지만 적외선 램프는 몇 초 만에 목표 온도에 도달합니다. 이는 빠른 열처리에 있어서 매우 유용합니다. 빠른 화학 반응을 유도하거나 표면을 소성시켜야 할 때, 전체 기판을 가열할 필요 없이 처리할 수 있습니다. 이렇게 하면 도핑제들이 제자리에 그대로 남아 있습니다.
거리 조절이 중요합니다
적외선 램프를 그냥 차고용 히터처럼 사용할 수는 없습니다. 램프와 웨이퍼 사이의 거리가 매우 중요합니다. 너무 가까우면 웨이퍼가 변형될 수 있고, 너무 멀리 떨어뜨리면 에너지 밀도가 떨어져 처리 효율이 떨어집니다.
따라서 파장에 따라 적절히 조절해야 합니다. 빠른 침투가 필요할 때는 단파가 좋고, 표면의 정확한 가열이 필요할 때는 중파가 적절합니다.
장단점
적외선 가열은 빠르지만, 항상 균일한 가열이 이루어지는 것은 아닙니다. 모든 것이 열에 잠긴 상태인 열풍 가열과 달리, 적외선 가열은 불균일할 수 있습니다. 웨이퍼의 가장자리가 중앙보다 더 빨리 가열되는 경우가 많습니다.
이 문제를 해결하려면 단순히 운에 맡길 수 없습니다. 구역별로 가열하는 방식이나 회전하는 기판을 사용해야 합니다.
마지막으로, 냉각 시스템도 신경 써야 합니다. 적외선 램프는 엄청난 열을 발생시키므로, 냉각 시스템이 제대로 작동하지 않으면 램프가 손상될 수 있습니다. 화요일을 망치는 일은 아니겠죠.