왜 반도체 가공 과정에서 열풍을 사용하는 방식에서 적외선을 사용하는 방식으로 전환하는가?
일반적인 오븐이 어떻게 작동하는지 생각해보세요. 먼저 공기를 가열한 다음, 그 공기가 부품을 가열합니다. 이 방식은 케이크를 굽는 데는 괜찮지만, 반도체 가공에는 적합하지 않습니다. 공기가 온도가 오르기까지 시간이 너무 오래 걸립니다.
그래서 많은 엔지니어들이 공기를 사용하는 방식 대신 적외선을 사용하고 있습니다.
적외선은 공기와는 상관없이 에너지를 직접 기판에 전달합니다. 이는 대류가 아니라 복사 형태의 에너지 전달입니다. 그 결과, 온도가 오르는 데 걸리는 시간이 완전히 사라집니다. 더 이상 방 안의 온도가 오르기를 기다릴 필요가 없으며, 바로 작업을 시작할 수 있습니다.
비밀은 세라믹 엔드캡에 있습니다.
고출력 적외선 발생기를 사용할 때는 밀폐성이 매우 중요합니다.
우리는 세라믹 엔드캡을 사용하여 석영관과 전기 연결부 사이의 공간을 막습니다. 왜 세라믹인가요? 금속으로는 이런 역할을 할 수 없기 때문입니다. 온도가 급격히 상승하면 금속은 손상되지만, 세라믹은 그런 극한의 열에도 견딜 수 있습니다. 따라서 빠르게 작동할 때에도 밀폐성이 유지됩니다.
또한, 이 세라믹 엔드캡들은 필라멘트가 정확한 위치에 있도록 해줍니다. 필라멘트가 조금이라도 움직이면 과열된 부분이 생기고, 그로 인해 웨이퍼가 손상될 수 있습니다. 우리는 이 세라믹 엔드캡들이 석영의 열팽창률과 일치하도록 설계하여, 스위치를 켜는 순간에도 장비가 손상되지 않도록 합니다.
속도와 열의 관계
적외선 발생기는 엄청난 열량을 발생시킵니다. 1제곱인치당 열 밀도는 강제 공기 순환 방식보다 훨씬 높습니다. 그래서 목표 온도에 도달하는 데 몇 초밖에 걸리지 않습니다.
이것이 바로 적외선 발생기가 새로운 표준으로 자리잡은 이유입니다. 하지만 문제점도 있습니다. 그러한 강력한 열량은 장비에 엄청난 부담을 줍니다. 물론 부품을 가공하는 데는 시간이 절약되지만, 사실상 기계 내부에 ‘소형 태양’을 넣는 셈입니다. 만약 적절한 냉각 시스템이 없다면, 장비가 고장 나버릴 것입니다. 결국 중요한 것은 균형입니다.