왜 우리가 대류식 오븐 대신 적외선을 이용하는가
대부분의 반도체 공장들은 이제 그 오래된 대류식 오븐을 버리고 있습니다. 당연한 일이죠. 납이 들어가지 않는 부품을 사용해야 한다는 요구와 에너지 비용을 줄여야 한다는 압력 때문에, 기존의 방식으로는 더 이상 효과적이지 않습니다.
전통적인 열풍 오븐을 생각해보세요. 결국 거대한 금속 상자를 가열시키는 데 돈을 지불하는 셈이며, 그 안의 공기도 모두 낭비됩니다.
반면 적외선은 다릅니다. 방 전체를 가열하는 대신, 전자기파를 직접 기판에 전달합니다. 즉, 직접적이고 빠릅니다.
물리학적으로 보면, 적외선은 접착제나 포토레지스트가 흡수하는 특정 파장대를 목표로 합니다. 공기와 싸울 필요가 없으며, 직접 기판을 가열할 수 있습니다. 그래서 장비가 따뜻해질 때까지 오랫동안 기다릴 필요가 없습니다.
납이 들어가지 않는 공정에서는 온도 조절이 매우 중요합니다. 조금이라도 오차가 생기면 솔더가 연결되거나 작은 구멍이 생길 수 있습니다. 단파 적외선을 사용하면 기판 표면에 높은 열 밀도를 만들 수 있으면서도, 전체 기판이 과도하게 가열되는 것을 막을 수 있습니다.
그리고 에너지 절약 효과도 분명합니다.
대류식 오븐은 열이 새어나가는 문제가 있지만, 적외선 램프는 거의 즉시 켜졌다 꺼집니다. 긴 예열 과정도 필요 없습니다. 게다가, 가스나 용매를 사용하지 않으므로 환경도 더 깨끗해집니다. 웨이퍼당 사용되는 전력도 적어서 ‘친환경 공장’을 만드는 데 훨씬 유리합니다.
하지만 모든 것이 완벽한 것은 아닙니다. trade-offs가 있습니다.
높은 속도를 얻을 수 있지만, 열 집중 문제도 있습니다. 웨이퍼가 정확히 중심에 있지 않거나 램프의 각도가 약간 어긋나면 열이 집중될 수 있습니다.
또한, 기판에서 반사된 열을 처리할 수 있는 냉각 시스템도 필요합니다. 그리고 컨베이어 벨트의 속도가 램프의 출력에 비해 너무 느리면 부품의 가장자리가 타버릴 수 있습니다.
즉, 처리량과 열 제어 사이의 균형을 맞춰야 합니다. 하지만 그 균형을 잘 맞춘다면 훨씬 더 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.