반도체 웨이퍼를 가열할 때의 문제점과 해결책
반도체 웨이퍼를 가열할 때는 에너지가 반드시 웨이퍼에만 도달해야 합니다. 장비의 외부나 케이싱에 에너지가 가って서는 안 됩니다.
문제는 일반적인 IR 램프들이 열을 360도로 모든 방향으로 방출한다는 점입니다. 공간이 좁은 환경에서는 이러한 낭비된 열이 내부 벽면에 축적되어 문제가 됩니다. 결국 밀봉 부위가 손상될 수 있으며, 기계의 외부가 너무 뜨거워져 작업자가 화상을 입을 위험도 있습니다.
우리가 사용하는 해결책
우리는 IR 기술을 활용하여 열을 특정 방향으로 전달합니다. 단순히 투명한 석영 커버를 사용하는 대신, 특수 코팅이나 반사체를 사용하여 적외선 에너지를 웨이퍼 쪽으로 정확하게 전달합니다. 이렇게 하면 열이 장비의 외부로 퍼지는 것을 막을 수 있습니다.
하지만 거리 조절이 중요합니다. 램프의 와트수와 반사체의 위치 사이에 균형을 맞춰야 합니다. 램프를 너무 가까이 두면 과열이 발생하고, 너무 멀리 두면 열이 다시 벽면으로 퍼집니다.
단점들
방향성 있는 가열 방식도 완벽한 것은 아닙니다. 벽면은 시원하게 유지되지만, 웨이퍼 표면에는 훨씬 많은 열이 가해집니다. 따라서 PID 제어기가 빠른 온도 변화를 감당할 수 있도록 해야 합니다. 만약 냉각 시스템이 그러한 강력한 열을 감당할 수 없다면, 목표 온도를 초과할 수 있습니다.
최상의 결과를 얻으려면 금으로 코팅된 반사체를 사용하는 것이 좋습니다. 이 반사체는 단파 영역에서 뛰어난 반사율을 보여주어 열을 웨이퍼 쪽으로 집중시킵니다.
참고로, 와트수가 높을수록 정확한 위치 조절이 필요합니다. 몇 밀리미터만 잘못된 위치에 있어도 열이 웨이퍼에서 벗어나 내부 부품에 가해질 수 있습니다. 이는 한 번만 실수해도 큰 문제가 될 수 있습니다.