적외선 가열과 강제 공기 순환 방식: 클린룸에서는 어떤 방식이 효과적인가?
반도체의 세밀한 가공을 할 때는, 부품을 가열하는 데 있어 두 가지 방법 중 하나를 선택해야 합니다. 바로 전통적인 강제 공기 순환 방식과 적외선 가열 방식입니다.
강제 공기 순환 방식은 단순히 뜨거운 공기를 부품 주위로 불어넣어 부품이 따뜻해지도록 하는 방식입니다. 반면 적외선 가열 방식은 전자기파를 직접 부품에 조사하여 가열하는 방식입니다. 중간 단계가 없습니다.
기다리는 시간의 문제
강제 공기 순환 방식을 사용해본 사람이라면 그 지연 시간을 잘 알 것입니다. 정말 짜증나는 일입니다. 먼저 공기를 가열해야 하고, 그 다음에는 챔버 벽을 가열해야 하며, 마지막으로야 비로소 부품 자체가 따뜻해집니다. 마치 장비가 준비될 때까지 그냥 기다려야 하는 것 같습니다.
적외선 가열기는 이 모든 과정을 생략합니다. 에너지가 직접 재료에 전달됩니다. 그래서 “분 단위의 기다림”이 “초 단위의 기다림”으로 줄어듭니다. 대량 생산 환경에서는 이것이 엄청난 이점입니다. 방 안의 공기를 가열하는 데 드는 비용을 절약할 수 있으며, 그 에너지를 웨이퍼에 직접 전달할 수 있습니다. 그 결과 전체 작업 속도가 훨씬 빨라집니다.
클린룸의 문제점
클린룸에서는 공기가 움직이는 것이 큰 문제입니다. 공기가 움직이면 먼지와 입자들이 날아다니기 때문입니다. 이를 막기 위해 HEPA 필터나 크고 강력한 팬을 사용해야 합니다. 이는 소음이 많고, 복잡하며, 비용도 많이 듭니다.
적외선 가열기는 그냥 그 자리에 있을 뿐입니다. 공기를 순환시킬 필요도 없고, 필터를 교체할 필요도 없습니다. 설비도 더 작아지고, 환경이 오염되는 주된 원인도 제거됩니다. 그냥 더 조용할 뿐입니다.
단점
하지만 적외선 가열기도 완벽한 것은 아닙니다. 몇 가지 단점이 있습니다.
적외선 가열기는 시선이 닿는 곳만 가열할 수 있습니다. 만약 부품의 형태가 복잡하거나 깊은 곳이 있다면, 그 부분은 가열되지 않습니다. 따라서 열이 고르게 분포되도록 반사판의 각도를 신중하게 조절해야 합니다.
또한 열이 너무 강력하기 때문에, 그냥 설정해두고 방치할 수는 없습니다. 정밀한 PID 제어가 필요합니다. 만약 피드백 루프에 문제가 생기면, 온도가 너무 높아져서 부품이 손상될 수 있습니다.
설정하는 데는 약간의 정밀함이 필요하지만, 일단 설정이 완료되면 훨씬 효과적입니다.