칩 제조 과정에서의 탄소 감소: 왜 진공 적외선이 최적의 해결책인가
반도체를 제조하는 것은 매우 정밀한 작업입니다. 정확한 온도가 필요하며, 웨이퍼에 오염물질이나 먼지가 들어가는 것을 결코 허용할 수 없습니다. 오랫동안 우리는 크고 복잡한 저항식 가열장치를 사용해왔지만, 이러한 장치들은 방 안의 모든 것을 가열시키는 역할을 하기 때문에 에너지 낭비가 심합니다.
이때 바로 진공 환경에서 작동하는 적외선 히터가 유용합니다. 진공 상태에서는 공기가 존재하지 않으므로, 이러한 히터들은 에너지를 직접 목표물에 전달합니다. 이 방식은 훨씬 더 효율적인 방법입니다.
진공 상태에서의 작동 원리
진공 상태에서는 공기를 이용해 열을 전달할 수 없습니다. 대류도 일어나지 않습니다. 따라서 오직 복사열만을 이용해야 합니다. 우리는 고출력 밀도의 히터를 사용하여 웨이퍼가 빠르게 목표 온도에 도달하도록 합니다. 그렇게 되면 기계가 불필요하게 멈춰 있는 시간이 줄어들고, 그 결과 전력 비용과 탄소 배출량도 줄어듭니다.
게다가 열이 직접 웨이퍼에 전달되므로, 무겁고 큰 단열재는 필요하지 않습니다. 그래서 장비의 크기도 줄어듭니다.
“문제점”들: 재료와 가스 방출
여기서는 아무런 재료나 사용할 수 없습니다. 일반적인 플라스틱이나 저가형 접착제를 사용하면 진공 상태에서 화학물질이 방출됩니다. 이는 웨이퍼를 손상시킬 수 있습니다. 따라서 우리는 고순도의 석영과 특수한 필라멘트를 사용합니다. 세라믹과 금속의 접합부와 진공에 견딜 수 있는 밀폐 구조를 사용하여 모든 것이 밀폐되도록 합니다.
또한 빛의 파장도 중요합니다. 석영 표면에 코팅을 하여 방출되는 빛의 스펙트럼을 조절합니다. 단파 적외선은 재료 깊숙이 침투하지만, 장파 적외선은 표면에만 작용합니다. 웨이퍼가 흡수할 수 있는 파장과 맞지 않으면, 열이 웨이퍼 대신 챔버 벽에 낭비됩니다.
문제점: 열 관리
고출력 밀도는 양날의 검입니다. 웨이퍼는 빠르게 가열되지만, 히터와 전자 부품들은 큰 부담을 받습니다. 냉각 시스템이 제대로 작동하지 않으면 히터의 끝부분이 손상될 수 있습니다. 이는 큰 문제가 될 수 있습니다.
제 조언은 전류 값을 철저히 확인하는 것입니다. 전류가 변한다면, 그것은 필라멘트가 얇아지거나 진공 밀폐가 불안정해지고 있다는 신호입니다. 미리 발견한다면 많은 시간을 절약할 수 있습니다.