왜 우리는 웨이퍼 건조에 적외선을 사용하게 되었을까요?
팹을 운영할 때, 친환경적이고 납이 포함되지 않은 공정을 유지해야 한다는 압력은 단순히 감사 시 필요한 조건을 충족시키는 것에 그치지 않습니다. 실제로 공정 자체를 더 깨끗하게 만드는 것이 중요합니다. 오랫동안 우리는 대형 대류식 오븐에 의존해 왔습니다. 하지만 문제는, 엄청난 양의 공기를 가열하는 것은 에너지 낭비라는 점입니다. 게다가, 움직이는 공기는 결국 먼지와 입자들을 운반하는 수단이 되어버리는데, 이는 웨이퍼 주변에서는 결코 원하지 않는 상황입니다.
그래서 우리는 적외선을 사용하기로 했습니다. 이 방법을 사용하면 공기를 전혀 사용할 필요가 없습니다.
핵심은 에너지 전달입니다.
방 전체를 따뜻하게 하는 대신, 적외선 램프는 전자기파를 직접 웨이퍼로 보냅니다. 마치 추운 날에 햇볕 아래에 서 있는 것과 같습니다. 주변 공기가 매우 차가워도 즉시 열을 느낄 수 있습니다.
에너지는 포토레지스트나 용매 내의 분자들을 진동시키는 데 사용됩니다. 이 방식은 매우 효율적이므로, 특정 온도에 도달하기 위해 몇 시간 동안 거대한 가열 장치를 작동시킬 필요가 없습니다. 온도 상승 속도가 매우 빠릅니다. 그 결과, 처리되는 각 웨이퍼당 소비되는 에너지가 크게 줄어듭니다.
깨끗하고 친환경적인 공정입니다.
불필요한 요소들을 제거하면 환경 기준을 충족시키는 것이 훨씬 쉬워집니다. 적외선 시스템은 전기로 작동하므로, 연소 가스나 납이 포함된 합금 같은 것은 전혀 필요하지 않습니다.
이 방식을 ‘건조 공정’이라고 합니다. A 지점에서 B 지점으로 열을 전달하기 위해 화학물질을 사용할 필요가 없습니다. 그냥 작동하기만 하면 됩니다.
어려운 부분(공학적 타협점들).
물론, 그렇게 간단한 것은 아닙니다. 강도를 너무 높이면 표면이 너무 빨리 마르면서 용매가 그 아래에 갇히게 됩니다. 그 결과 기포나 박리 현상이 발생하여 생산성에 악영향을 미칩니다.
비결은 파장에 있습니다. 빠른 속도가 필요할 때는 단파를 사용하고, 열이 재료 깊숙이 들어가야 할 때는 중파를 사용합니다.
또한, 램프 케이스의 냉각 팬도 중요합니다. 케이스가 너무 뜨거워지면 램프가 예상보다 훨씬 빨리 고장 납니다.
가장 좋은 점은, 더 이상 그런 커다란 오븐을 사용할 필요가 없다는 것입니다. 크고 공간을 많이 차지하는 오븐 대신 소형의 적외선 건조 장치를 사용할 수 있습니다. 그렇게 하면 친환경 인증을 받을 수 있을 뿐만 아니라 공간도 절약되고, 생산성도 그대로 유지됩니다.