공기를 가열하는 것을 그만두세요: 반도체 열 관리를 위한 더 스마트한 방법
전통적인 대류식 오븐에 대해 솔직히 말하자면, 이는 사실상 거대한 상자에 불과합니다. 그 안의 공기 중의 모든 분자를 가열함으로써 겨우 작은 웨이퍼의 온도를 맞추는 것입니다. 이는 엄청난 에너지 낭비입니다.
우리는 더 나은 방법을 찾아냈습니다. 방 전체를 가열하는 대신, 단파 적외선 램프를 사용하여 웨이퍼 표면을 직접 가열합니다. 마치 전기히터 대신 히팅 램프를 사용하는 것과 같습니다. 이렇게 하면 기계의 벽을 따뜻하게 만드는 데 드는 에너지를 줄일 수 있고, 그 에너지를 실제로 필요한 곳에 사용할 수 있습니다.
복사열의 마법
단파 적외선은 더 높은 주파수에서 작동합니다. 그래서 에너지가 표면에만 머무르는 것이 아니라 기판 속으로도 침투합니다. 따라서 목표 온도에 도달하는 데 걸리는 시간이 훨씬 줄어듭니다. ‘그린 팩토리’를 운영할 때는 모든 킬로와트시가 중요합니다. 고출력 밀도의 램프를 사용하면 가열에 필요한 에너지를 줄일 수 있습니다. 정말 빠릅니다. 그리고 이로 인해 에너지 비용도 크게 줄어듭니다.
램프 내부에는 무엇이 있을까요?
우리는 제작 과정에서 결코 타협하지 않습니다. 고순도의 석영관과 할로겐을 사용하여 필라멘트가 너무 빨리 손상되는 것을 방지합니다. 할로겐 가스는 텅스텐이 너무 빨리 증발하는 것을 막는 역할을 합니다. 이 가스가 없다면, 램프는 시간이 지나면서 어두워지고 성능이 저하됩니다. 또한, 파장을 조절하기 위해 특수 코팅도 사용됩니다. 우리는 실리콘이나 포토레지스트가 열을 흡수하도록 하고, 그 열이 장비로 다시 반사되는 것을 막고자 합니다.
통합 과정에서의 문제점
단순히 램프만 교체한다고 해서 문제가 해결되는 것은 아닙니다. 전력망도 고려해야 합니다. 이러한 고출력 램프들은 켜지는 순간 많은 전류를 소비합니다. 전력 공급 장치와 PID 컨트롤러를 적절히 설정하지 않으면, 계속해서 차단기가 작동할 것입니다.
또한 냉각도 중요합니다. 단파 적외선은 엄청난 양의 열을 발생시킵니다. 냉각 시스템이 제대로 설계되지 않으면, 램프의 끝부분이 손상되거나, 석영관이 금이 갈 수도 있습니다.
하지만 일단 모든 것이 제대로 설정된다면? 가열 시간이 줄어들고, 출하되는 각 제품당 대기 중으로 방출되는 탄소량도 줄어듭니다. 이는 훨씬 더 깨끗한 작업 방식입니다.