왜 우리는 반도체 제조 공정에서 열풍 오븐 대신 적외선 램프를 사용하는가?
반도체 가공 분야에서 일해본 사람이라면 열풍 오븐의 단점을 잘 알고 있을 것입니다. 오븐을 켜고 나서는 계속 기다려야 합니다. 마치 한 장의 웨이퍼를 가열하기 위해 온 방 전체를 따뜻하게 해야 하는 것 같습니다.
그래서 많은 사람들이 인증된 적외선 램프를 사용하고 있습니다. 그 이유는 열이 전달되는 방식에 있습니다. 열풍 오븐은 대류 방식을 사용하기 때문에, 먼저 공기를 가열한 다음 오븐 벽을 가열하고, 그 다음에야 웨이퍼를 가열할 수 있습니다. 이는 매우 느린 과정입니다.
반면 적외선 램프는 복사 에너지를 사용하기 때문에 공기를 거치지 않고 직접 목표물에 열을 전달합니다.
“대기 시간”의 문제
강제 공기 순환 방식의 오븐은 열적 관성이 매우 큽니다. 즉, 작동하기까지 오랜 시간이 걸립니다. 대류 오븐을 사용할 경우, 챔버가 안정될 때까지 몇 분, 심지어 몇 시간이나 기다려야 합니다. 대량 생산 환경에서는 이는 큰 낭비입니다.
적외선 램프는 이러한 중간 단계를 생략할 수 있습니다. 기판이나 경화제의 특정 흡수 대역에 직접 열을 가할 수 있습니다. 그 결과, 이전에는 몇 시간이 걸렸던 작업이 몇 초나 몇 분 만에 완료됩니다. 이는 작업 효율성을 크게 향상시킵니다.
열을 정확한 위치에 전달하는 것
우리는 이러한 램프들이 높은 열 밀도를 가질 수 있도록 설계합니다. 열풍 오븐의 문제점은 표면만 가열되고, 열이 내부로 전달되는 데 오랜 시간이 걸린다는 것입니다. 마치 얼어붙은 스테이크를 따뜻한 방에 두고 해동시키는 것과 같습니다.
단파나 중파 적외선은 재료 속으로 직접 침투합니다. 그래서 경화 작용이 재료 전체에 균일하게 일어납니다. 전체 장비를 가열할 필요 없이 균일한 결과를 얻을 수 있습니다.
단점: 너무 강력할 수 있다는 점
적외선 램프는 마법의 지팡이가 아닙니다. 빠르긴 하지만 매우 강력합니다. 에너지 전달이 너무 직접적이기 때문에, PID 컨트롤러를 제대로 조절하지 않으면 온도가 너무 높아질 수 있습니다.
대류 오븐처럼 그냥 설정해두고 잊어버릴 수는 없습니다. 정확한 거리를 유지하고 빠르게 반응하는 센서를 사용해야 합니다. 주의하지 않으면 웨이퍼가 손상될 수 있습니다.
또한, 빠른 열 상승을 감당할 수 있는 냉각 시스템도 필요합니다. 그렇지 않으면 옆에 있는 장비에도 열이 전달되어 문제가 생길 수 있습니다. 조금 더 섬세한 조절이 필요하지만, 시간을 절약할 수 있다는 점에서 그만한 가치가 있습니다.