왜 반도체 공장들이 대형 오븐 대신 적외선을 이용하는가?
솔직히 말해서, 대류식 오븐은 효율이 형편없습니다. 대부분의 반도체 공장들은 여전히 거대한 강제환기 시스템을 사용하여 방 전체의 공기를 데워서 작은 웨이퍼만을 건조시키려고 합니다. 이 방식은 매우 느리고 에너지도 많이 소모됩니다. 마치 집 전체를 데워서 단 한 켤레의 양말만 말리려는 것과 같습니다.
적외선을 이용한 건조 방식은 이와는 정반대입니다. 공기를 데우는 대신, 전자기파를 직접 웨이퍼에 전달합니다.
실제 작동 원리는 다음과 같습니다.
램프의 파장을 사용하는 포토레지스트나 접착제의 특성에 맞춥니다. 단파나 중파를 사용하면 열이 표면층을 뚫고 바로 내부로 전달됩니다. 따라서 큰 실내를 데울 필요가 없으며, 몇 초 만에 목표 온도에 도달할 수 있습니다.
게다가 열이 직접적으로 전달되기 때문에, 처리 속도를 높이기 위해 유해한 납 기반 촉매나 화학 용제를 사용할 필요도 없습니다. 이로 인해 ‘친환경적이고 납이 없는’ 제품을 생산하는 것이 훨씬 쉬워집니다.
전력 비용에 미치는 영향
만약 에너지 사용량을 점검해본 적이 있다면, 대류식 오븐이 얼마나 비효율적인지 알 것입니다. 마치 돈이 벽이나 배기구를 통해 새어 나가는 것처럼 보입니다.
적외선 시스템은 그렇지 않습니다. 공간을 거의 차지하지 않으며, 에너지를 웨이퍼가 있는 곳에 직접 전달합니다.
그리고 예상대로, 웨이퍼를 가열하는 데 걸리는 시간도 몇 시간에서 몇 분으로 줄어듭니다. 그러니 기계가 멈춰 있을 때도 전력을 낭비하지 않습니다. 방 안의 공기를 데우는 데 드는 비용도 줄어들고, 오직 웨이퍼를 건조시키는 데만 비용이 듭니다.
단점도 있습니다
물론 완벽한 것은 아닙니다. 고강도 적외선 램프는 엄청난 열을 발생시키므로, 일부 설비에서는 이 열이 너무 클 수 있습니다.
만약 반도체 공장의 냉각 시스템이 적외선 램프의 최대 부하를 감당할 수 없다면 문제가 생길 수 있습니다. 램프나 컨베이어 벨트가 과열될 수도 있습니다.
따라서 램프의 와트수와 열을 얼마나 빨리 제거할 수 있는지 사이의 균형을 잘 맞추는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 열 문제가 생길 수 있으며, 이는 누구도 원하지 않는 문제입니다.