왜 웨이퍼 가공에는 적외선이 열공기보다 더 효과적인가?
만약 여전히 열공기를 이용해 가공을 진행한다면, 하루 중 절반의 시간을 기다리는 데만 소비하게 됩니다.
이건 단순히 “더 좋은 장비”를 사용하는 문제가 아닙니다. 핵심은 시간입니다. 심도 있는 가공 과정에서는 공기를 이용해 열을 전달하는 방식은 형편없습니다. 결국 몇 분씩의 시간을 낭비하게 되는데, 이런 시간들이 수천 개의 웨이퍼를 가공할 때마다 누적되어 결국 생산 속도가 느려집니다.
적외선은 그러한 중간 과정을 생략합니다. 공기에 신경 쓸 필요 없이, 에너지를 직접 웨이퍼 표면에 전달합니다.
기다리는 데 드는 진짜 비용
열공기가 어떻게 작동하는지 생각해보세요. 우선 챔버를 가열해야 하고, 그 다음에 그 안의 공기를 가열해야 하며, 마지막으로 웨이퍼를 가열해야 합니다. 이 과정은 매우 느립니다. 가열이나 냉각을 할 때마다 이러한 지연이 발생합니다.
반면 적외선 램프는 다릅니다. 몇 초 만에 목표 온도에 도달합니다. 그렇게 되면 가장 큰 병목 현상이 사라집니다. 열 전달이 거의 즉시 이루어지기 때문에 처리 시간이 줄어듭니다. 정말 빠릅니다. 그리고 이것이 바로 생산 속도를 크게 향상시키는 요소입니다.
“이상적인 거리” 찾기
물론, 그냥 램프를 설치한다고 해서 끝나는 것은 아닙니다. 적외선 발진기와 웨이퍼 사이의 거리가 매우 중요합니다.
너무 가깝게 설치하면 웨이퍼가 손상될 수 있습니다. 반대로 너무 멀리 설치하면 적외선의 효과가 줄어듭니다.
보통은 램프의 파장을 고려하여 이 거리를 결정합니다. 단파 적외선은 재료 깊숙이 침투할 수 있지만, 제어하기가 어렵습니다. 거리를 정확하게 조절하지 않으면 웨이퍼 표면이 손상될 수 있습니다.
열 관리의 문제
적외선은 엄청난 에너지를 가지고 있습니다. 그래서 우리는 이를 선호하지만, 동시에 이 점이 문제가 될 수도 있습니다.
열공기는 열을 고르게 퍼뜨리지만, 적외선은 특정 방향으로 열을 전달합니다. 마치 스포트라이트와 같습니다. 배치가 정확하지 않으면 웨이퍼 전체에 고르게 열이 전달되지 않습니다.
게다가 적외선은 공기를 직접 가열하지 않으므로, 냉각 시스템도 강력해야 합니다. 냉각 시스템이 적외선의 급격한 온도 상승에 대응하지 못하면, 가공 과정에 문제가 생길 수 있습니다. 따라서 냉각 시스템도 가열 시스템만큼 강력해야 합니다.