왜 웨이퍼 가공 공정에서 열공기 대신 적외선을 사용하는가?
반도체의 정밀 가공 속도를 높이고 싶다면, 어디서 시간이 낭비되는지 살펴보아야 합니다. 많은 경우, 그 병목 요소는 바로 가열 과정입니다.
구식 장비들은 열공기를 이용해 가열합니다. 이 방식은 매우 느립니다. 먼저 공기를 가열한 다음, 그 공기가 웨이퍼를 가열하는 것입니다. 마치 히터로 방을 따뜻하게 하는 것과 같습니다. 시간이 오래 걸립니다.
반면 적외선 가열은 중간 단계를 생략합니다. 전자기파를 이용해 웨이퍼 표면에 직접 열을 전달합니다.매우 빠릅니다. 이로 인해 작업 흐름이 크게 달라집니다.
응답 시간 문제
강제 대류 방식을 사용할 때는 열적 관성과 싸워야 합니다. 가열 요소와 공기 전체가 적절한 온도에 도달할 때까지 기다려야 웨이퍼가 그 온도를 느낄 수 있습니다. 이는 가열 속도가 느리고, 냉각도 더욱 느립니다.
적외선 램프는 다릅니다. 스위치를 켜는 순간 바로 열이 발생합니다. 전원을 끄는 순간에는 열이 사라집니다. 이 덕분에 더 빠르게 온도 조절을 할 수 있으며, 웨이퍼가 오랫동안 그 온도에 머물 필요도 없습니다.
공간 절약 및 비용 절감
적외선 가열은 공기를 순환시키는 데 필요한 거대한 공간이 필요하지 않습니다. 따라서 가열 구역을 줄일 수 있습니다. 공간이 줄어들면, 붐비는 공장 환경에서도 유리합니다.
하지만 진짜 이점은 WPH(시간당 처리하는 웨이퍼 수)입니다. 공기가 움직이는 데 걸리는 시간을 줄임으로써, 각 작업 주기당 몇 초를 절약할 수 있습니다. 대량 생산 환경에서는 이러한 몇 초가 큰 성능 향상으로 이어집니다.
단점도 있습니다
적외선 가열도 완벽한 솔루션은 아닙니다. 열이 특정 방향으로만 전달되기 때문에, 웨이퍼 위에는 과열된 부분과 냉각된 부분이 생길 수 있습니다. 그냥 램프를 설치해서 평균적인 온도를 유지할 수는 없습니다.
온도를 균일하게 유지하기 위해서는 여러 구역으로 나누어 가열하는 방식과 매우 정확한 센서가 필요합니다. 게다가, 냉각 시스템이 빠른 온도 변화를 감당할 수 없다면, 웨이퍼에 문제가 생길 수 있습니다.
우리는 이 문제를 해결하기 위해 적외선 배열과 고속 온도 센서를 함께 사용하는 것이 가장 좋은 방법이라고 생각합니다. 이 방법만이 온도를 ±1°C 이내로 유지할 수 있습니다.