왜 진공 적외선 가열이 무연 칩을 처리하는 더 효과적인 방법인가?
솔직히 말해서, 반도체 제조 공장에서의 “무연 및 환경 친화적”이라는 규정들은 정말 골칫거리입니다. 하지만 이러한 규정들은 앞으로도 계속 존재할 것입니다. 오랫동안 우리는 모든 것을 대류식 오븐에 넣어서 가열해왔습니다. 문제점은, 결국 엄청난 양의 공기를 가열해야 한다는 점입니다. 그렇게 해서 웨이퍼가 충분히 따뜻해지길 바라는 것이죠. 동시에 먼지나 오염물질이 웨이퍼 위로 들어가지 않도록 주의해야 합니다.
바로 여기서 진공 적외선 가열이 유용해집니다. 뜨거운 공기를 사용하는 대신, 적외선은 전자기파를 직접 기판 속으로 보냅니다. 이 방식은 훨씬 효율적이고 깔끔합니다.
실제 작동 원리
겨울날 햇볕 아래에 서 있는 것과 같습니다. 주변 공기가 따뜻해질 때까지 기다릴 필요 없이, 피부로 바로 열을 느낄 수 있습니다. 진공 상태에서는 공기를 통해 열이 빠져나가는 것을 걱정할 필요가 없습니다. 적외선 램프는 단파장의 복사선을 내보내어 부품의 경화층에 직접 작용합니다. 이 방식은 매우 빠릅니다. 칩을 가열하기 위해 실내의 모든 공간을 가열할 필요가 없습니다.
문제점들
하지만 이 방식도 완벽한 것은 아닙니다. 무연 납땜이나 포토레지스트를 사용하기 위해서는 상당한 에너지가 필요합니다. 보통 고출력의 석영이나 할로겐 램프가 필요합니다.
진짜 문제는 밀폐성입니다. 이 램프들은 진공 상태에서 제대로 작동해야 합니다. 만약 가스가 빠져나오면 진공 상태가 깨지고, 그로 인해 생산된 제품도 망가집니다. 따라서 특수한 밀폐 장치가 필요합니다.
또한, 전력 밀도에도 주의해야 합니다. 고강도 적외선을 웨이퍼에 직접 비추면 특정 부분이 과열될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 웨이퍼를 회전시키거나 램프 배열을 균형 있게 조절해야 합니다. 또한 PID 컨트롤러도 정확하게 작동해야 합니다. 적외선은 거의 즉시 목표 온도에 도달하기 때문에, 시스템도 그에 맞춰 빠르게 반응해야 합니다.
결론
진공 적외선 가열을 사용하면 유해한 용매를 사용하지 않아도 되고, 건조 과정에서 발생하는 탄소 배출량도 줄일 수 있습니다. 여전히 구식의 열통을 사용한다면, 이 방식을 사용하면 공간을 절약할 수 있으며 전기 요금도 줄일 수 있습니다.
한 가지 팁: 냉각수 시스템을 잘 확인해야 합니다. 램프 하우징이 매우 뜨거워지므로, 그 열을 처리할 수 있는 시스템이 필요합니다.