웨이퍼 제조 공정에서 IR 가열 및 센싱 기술을 올바르게 활용하는 방법
현재는 반도체 제조 장비를 더욱 친환경적으로 만들려는 노력이 활발합니다. 이를 위해 우리는 기존의 저항식 가열 방식을 버리고 단파 적외선(IR)을 활용하고 있습니다.
가장 큰 장점은 웨이퍼 표면을 직접 가열할 수 있다는 것입니다. 웨이퍼를 적절한 온도로 만들기 위해 전체 챔버를 가열할 필요가 없습니다. 이로 인해 엄청난 양의 낭비되는 열이 줄어들어 에너지 비용도 절감됩니다.
열에 관한 세부 사항
웨이퍼 제조 장비에서는 열 밀도가 매우 중요합니다. 우리는 할로겐 기반의 IR 램프를 사용하는데, 이는 매우 빠르게 온도를 상승시킬 수 있기 때문입니다. 하지만 속도가 너무 빠르면 문제가 생길 수 있습니다. 정확한 센서가 없다면 목표 온도를 초과할 수 있습니다. 그리고 과열은 단순히 에너지 낭비일 뿐만 아니라, 비싼 웨이퍼를 망가뜨릴 수도 있습니다.
센서의 문제점
진공 상태에서 작업할 때는 공기 온도만으로는 부족합니다. 그래서 우리는 비접촉식 온도계를 사용하여 웨이퍼의 발광도를 모니터링합니다. 이 센서는 전력 공급 장치와 연동되어 실시간으로 램프의 출력을 조절합니다. 만약 센서의 성능이 좋지 않거나 설정이 잘못되면 웨이퍼의 특정 부분이 다른 부분보다 더 뜨거워집니다. 이로 인해 균일하지 않은 에칭이나 증착이 일어나게 됩니다. 이는 바람직하지 않습니다.
타협점
IR을 사용하면 “친환경 공장”이라는 목표를 달성할 수 있습니다. 예열 시간을 줄이고, 사용하는 에너지로 더 큰 효과를 얻을 수 있습니다. 하지만 이는 무료로 얻을 수 있는 것이 아닙니다. 고강도 IR 램프는 엄청난 양의 열을 발생시키므로, 냉각 시스템을 잘 설계해야 합니다. 냉각이 제대로 되지 않으면 램프의 외부 구조가 손상되고 석영 커버도 빨리 마모됩니다. 결국, 과도한 에너지 소비를 막으려면 센서를 정확하게 설정하는 것이 중요합니다.