왜 반도체 처리 공정에서 열풍을 이용하는 대신 적외선을 사용하는가?
만약 반도체 처리 공정에 관련된 일을 해본 적이 있다면, 기다리는 시간이 얼마나 긴지 잘 알 것입니다.
열풍을 이용하는 방식은 마치 복도에 있는 히터로 집 전체를 따뜻하게 하는 것과 같습니다. 공기가 먼저 따뜻해지고, 그 다음에 그 공기가 카트를 따뜻하게 합니다. 결국 wafer들도 따뜻해지지만, 이 과정은 매우 느립니다.
반면 적외선 가열 방식은 다릅니다. 공기를 이용하지 않고, 에너지를 직접 목표물에 전달합니다.
매우 빠릅니다. 정말로 빠르죠.
클린룸에서는 공기가 오히려 문제가 됩니다. 입자들이 사방으로 퍼지지 않도록 하려면 거대한 덕트와 수많은 필터가 필요합니다. 정말 번거로운 일입니다.
적외선 램프를 사용하면 이러한 번거로움을 피할 수 있습니다. 단파나 중파를 내는 발생기를 사용하여 에너지를 직접 부품에 전달합니다. 방 안이 따뜻해질 때까지 기다릴 필요가 없습니다. 부품 자체가 바로 따뜻해집니다. 이렇게 하면 가동 시간이 60%에서 80%까지 줄어듭니다. 하루 동안 상당한 시간을 절약할 수 있습니다.
하지만, 단순히 히터를 교체하는 것처럼 간단하지는 않습니다. 엄청난 열 밀도를 다루어야 하기 때문입니다. 보통 석영 소재의 커버를 사용하는데, 이는 유해한 가스가 새어나오지 않아 클린한 환경을 유지할 수 있습니다.
진정한 핵심은 ‘그림자’를 제어하는 것입니다. 적외선은 직선으로 전달되기 때문에, 카트의 배치가 방해가 되면 특정 부분만 차가워집니다. 반쪽은 완벽하게 따뜻해지고 나머지 반쪽은 충분히 따뜻해지지 않는 상황은 원치 않습니다. 이를 해결하기 위해 램프를 적절한 각도로 배치합니다. 그러면 모든 부분이 고르게 따뜻해지며, 카트의 구조가 손상되는 것도 방지됩니다.
가장 좋은 점은 바닥 공간이 확보된다는 것입니다. 그래서 크고 무거운 블로어나 열교환기를 사용할 필요가 없습니다. 전체 공간도 줄어듭니다.
단, 유지보수 측면에서 주의할 점이 있습니다. 적외선 램프도 영원히 사용할 수는 없습니다. 일반적인 히터와 달리, 시간이 지나면서 성능이 저하됩니다. 만약 교체 일정을 철저히 관리하지 않으면, 온도가 불규칙해질 수 있습니다. 이는 제품 품질에도 악영향을 미칩니다. 안정적인 작동을 위해서는 적절한 PID 컨트롤러를 함께 사용하는 것이 중요합니다.