웨이퍼에 최대한 많은 열을 전달하는 방법
실리콘 웨이퍼를 가열할 때는 모든 와트가 중요합니다. 일반적인 반사체들은 열을 효과적으로 반사하지 못합니다. 너무 많은 적외선을 흡수하거나, 무작위로 반사해버립니다. 결국, 웨이퍼에 전혀 도달하지 않는 에너지를 낭비하는 셈입니다.
그래서 우리는 금으로 코팅된 반사체와 탄소 섬유로 만들어진 적외선 램프를 사용합니다. 이 방식으로 열이 웨이퍼에만 집중되도록 할 수 있습니다.
왜 금일까요?
금을 사용하는 것은 단지 멋을 위한 것이 아닙니다. 금은 적외선을 매우 효과적으로 반사합니다. 그 효율은 98%가 넘습니다. 비용을 절약하기 위해 알루미늄을 사용할 수도 있지만, 알루미늄은 시간이 지나면 산화되어 그 효과가 떨어집니다. 반면 금은 그런 문제가 없으며, 항상 안정적인 성능을 유지합니다.
금으로 코팅된 포물면 또는 타원형 반사체와 탄소 섬유 램프를 함께 사용하면, 에너지가 정확하게 웨이퍼 표면에 집중됩니다. 그 결과, 전체 진공 챔버가 가열되는 대신, 열이 웨이퍼 표면에만 집중됩니다.
장비와 전력
탄소 섬유 램프는 엄청난 전력을 처리할 수 있습니다. 이는 기존의 텅스텐 램프보다 훨씬 높은 전력 밀도를 의미합니다. 따라서 온도를 빠르게 올릴 수 있습니다. 정밀한 도핑이나 어닐링 작업을 할 때는 이러한 높은 열 효율이 필수적입니다.
하지만 주의해야 할 점이 있습니다. 이 램프들은 엄청난 양의 전류를 소비합니다. 만약 전선이 충분히 튼튼하지 않다면, 전압이 떨어져서 열 분포가 고르지 않아집니다. 그러면 문제가 생깁니다. 안전을 위해, 그리고 연결 부위에 열이 가해지는 것을 방지하기 위해, 우리는 보통 크기가 큰 전선을 사용합니다.
실제 문제들
금은 훌륭하지만, 부드러운 재료입니다. 만약 유지보수 직원들이 연마제를 사용해 청소한다면, 금 코팅이 벗겨질 것입니다. 그렇게 되면 효율이 급격히 떨어지고, 웨이퍼 표면의 온도도 금방 내려갑니다.
마지막으로, 이 램프들은 엄청난 양의 열을 발생시킵니다. 그래서 웨이퍼에 닿지 않는 에너지를 처리할 수 있는 적절한 냉각 시스템이 필요합니다. 그렇지 않으면 램프의 하우징이 변형될 수 있으며, 이는 누구도 원하지 않는 상황입니다.