왜 반도체 제조 과정에서 열공기를 사용하는 방식을 버리는가?
대부분의 반도체 생산 라인에서는 여전히 열공기를 이용해 부품을 가열하고 건조시키는 방식이 사용되고 있습니다. 이는 구식의 방법이며, 솔직히 말해 매우 비효율적입니다.
공기는 열 전달 능력이 매우 낮습니다. 웨이퍼를 적절한 온도로 만들기 위해서는 전체 챔버를 가열해야 합니다. 마치 주방 전체를 가열해가며 하나의 완두콩만 따뜻하게 만드려는 것과 같습니다. 이런 방식은 엄청난 에너지를 낭비하고 모든 과정을 지연시킵니다.
시간이 점점 줄어듭니다.
이때 바로 적외선이 유용합니다. 공기와 같은 매질에 의존하지 않고, 적외선은 에너지를 직접 기판에 전달합니다.
속도가 매우 빠릅니다. 팬이 따뜻한 공기를 표면에 불어넣기를 기다릴 필요가 없습니다. 광자가 기판에 닿으면 분자들이 진동하기 시작하고, 거의 즉시 온도가 상승합니다.
복잡한 처리 과정에서 이는 큰 도움이 됩니다. 만약 현재 대류 오븐에서 10분이라는 시간이 걸린다면, 적외선을 사용하면 그 시간을 몇 초로 줄일 수 있습니다.
공간 활용도가 높아집니다.
공기를 사용하지 않으면 장비의 크기를 줄일 수 있습니다. 더 이상 거대한 송풍기나 두꺼운 단열관이 필요하지 않습니다. 기계의 크기가 작아지면 공장 내 공간도 더 많이 확보됩니다.
또한, 구역별 가열 기능을 활용하면 웨이퍼의 특정 부분만 가열할 수 있어 나머지 부분은 가열하지 않아도 됩니다.
단점도 있습니다.
적외선도 마법의 지팡이는 아닙니다. 목표물을 ‘볼’ 수 있어야만 효과가 있습니다.
만약 부품의 형태가 복잡하거나 깊은 구멍이 있다면, 적외선은 그 부분까지 도달하지 못합니다. 그럴 경우에는 일반적인 열이나 회전하는 장치가 필요합니다.
또한, 고강도 적외선 램프는 많은 열을 발생시킵니다. 적절한 냉각 및 보호 조치를 취하지 않으면 센서와 회로가 손상될 수 있습니다.
하지만 만약 처리 시간이 가장 큰 문제라면, 적외선이 최선의 해결책입니다. 천천히 진행되는 열처리 과정을 빠르고 효과적인 방식으로 변경할 수 있습니다.