진공 상태에서의 적외선 가열과 열공기 가열: 왜 전환하는 것이 중요한가?
半導체의 정밀 가공을 하는 사람이라면, 에너지를 어떻게 효과적으로 전달할지에 대한 고민을 잘 알고 있을 것입니다. 오랫동안 우리는 단순히 열공기를 이용해 왔습니다. 원리는 간단합니다. 가스를 가열하면 그 가스가 웨이퍼를 가열하는 것입니다. 하지만 문제가 있습니다. 진공 상태에서는 열공기를 불어넣을 수 없습니다. 아무것도 없으니까요. 바로 여기서 진공 환경에 적합한 적외선 히터가 필요하게 됩니다. 우리는 더 이상 매개체에 의존하지 않고 방사능을 이용하기 시작하는 것입니다.
시간의 문제
솔직히 말해서, 대류 방식은 매우 느립니다. 챔버의 온도가 일정 수준에 도달할 때까지 기다려야 하기 때문입니다. 이는 매번 공정을 시작하거나 종료할 때마다 시간 낭비가 됩니다. 적외선 히터는 이 문제를 해결해 줍니다. 광자를 직접 목표물에 조사하기 때문입니다. 그 결과, 가열 시간이 분에서 초로 줄어듭니다. 공장을 운영하는 사람들에게는 이는 곧 생산성 향상을 의미합니다. 공정 사이에 시간을 낭비하지 않아도 되고, 챔버 벽을 가열하는 데 에너지를 낭비하지도 않습니다. 열은 바로 부품에 전달됩니다.
문제점들
물론, 진공 상태로 전환하는 데에는 몇 가지 문제가 있습니다. 일반적인 램프는 ‘가스를 누출’시키는 경향이 있습니다. 즉, 챔버 내부에 오염물질이 들어가서 순도가 떨어지는 것입니다. 이를 방지하기 위해 진공 환경에서도 견딜 수 있는 특수한 석영 소재의 커버와 밀폐장치를 사용합니다. 또한, 고강도의 적외선 배열은 강력한 열을 발생시키지만, 급격한 온도 차이를 만들어낼 수도 있습니다. 부품이 얇다면 표면은 매우 뜨거워질 수 있지만, 내부는 여전히 차가울 수 있습니다. 따라서 PID 컨트롤러를 신중하게 조절해야 합니다. 그렇지 않으면 부품이 손상될 수 있습니다.
공간 절약 및 효율성 향상
가장 좋은 점은, 복잡한 송풍기나 덕트, 그리고 강제 공기 순환 시스템에 필요한 무거운 절연재 등을 사용할 필요가 없다는 것입니다. 그 결과, 기계의 크기가 줄어듭니다. 이러한 히터들을 그냥 진공 챔버 안에 넣으면 됩니다. 단, 냉각 시스템도 적절히 설계되어야 합니다. 이러한 히터들은 매우 뜨거우므로, 센서로부터 열을 제대로 제거하지 않으면 측정값이 왜곡될 수 있습니다.