반도체 제조 공정에서 올바른 온도 조절 방법
반도체 제조 공장의 탄소 발자국을 줄이고 싶다면, 더 이상 구식이고 비효율적인 저항식 오븐에 의존해서는 안 됩니다. 그런 오븐들은 너무 비효율적입니다. 대안으로는 적외선 가열 방식을 사용하는 것이 좋습니다. 이 방식은 웨이퍼 자체를 직접 가열하기 때문에 훨씬 효율적입니다.
하지만 문제는, 만약 정확한 온도 센서가 없다면 사실상 아무것도 제대로 контрол할 수 없다는 점입니다. 조금만 잘못되어도 웨이퍼가 망가질 수 있습니다.
피드백 루프의 위험성
적외선 램프는 엄청난 에너지를 방출합니다. 만약 피드백 루프가 느리다면, 목표 온도를 넘어서버릴 수 있습니다.
저는 보통 상황에 따라 K타입이나 N타입의 온도 센서를 사용합니다. 중요한 것은 반응 속도입니다. 센서의 반응이 몇 초라도 늦으면 PID 컨트롤러가 계속해서 램프에 전력을 공급하게 됩니다. 그렇게 되면 히터가 과열되거나 웨이퍼가 망가질 수 있습니다. 이는 생산 과정에서 큰 문제가 됩니다.
설치 시 주의해야 할 사항
일반적인 센서를 클린룸에 그냥 넣어서는 안 됩니다. 가스가 발생할 수 있기 때문에, 모든 것을 깨끗하게 유지하기 위해 스테인리스나 세라믹으로 된 케이싱을 사용해야 합니다.
또한 전기적 노이즈도 문제입니다. 고출력의 적외선 전원 공급장치는 많은 EMI를 발생시키므로, 차폐된 배선이 필요합니다. 그렇지 않으면 측정값이 계속 변동할 것입니다.
센서의 위치도 매우 중요합니다. 센서를 너무 멀리 두면 오류가 발생할 수 있습니다. 반대로 너무 가까이 두면 센서가 손상될 수 있습니다. 즉, 측정값이 정확하면서도 센서가 손상되지 않는 적절한 위치를 찾아야 합니다.
왜 이것이 지구에 중요한가
적외선 가열 방식을 사용하면 가열 시간이 훨씬 줄어듭니다. 거대한 오븐이 온도에 도달하기까지 몇 시간을 기다릴 필요가 없습니다. 램프의 스위치만 켜면 몇 분 안에 목표 온도에 도달할 수 있습니다.
이렇게 하면 웨이퍼당 상당한 양의 에너지를 절약할 수 있습니다. 정확한 온도 센서와 함께 사용한다면, 더 이상 추측할 필요가 없습니다. 정확한 온도에서 공정을 진행할 수 있으며, 에너지 낭비나 과열도 없습니다. 이것이 바로 효율적인 생산 공정입니다.