오븐을 기다리는 일은 그만두세요: 웨이퍼를 더 효과적으로 가열하는 방법
강제 대류 방식에 대해 솔직히 말하자면, 이건 구식 방법입니다. 결국 큰 공간의 공기를 가열한 다음, 그 열이 웨이퍼까지 전달되기를 기다리는 것에 불과합니다.
문제는 시간이 너무 오래 걸린다는 점입니다. 공기가 적정 온도에 도달할 때까지 기다리는 데 드는 시간이, 실제로 부품을 처리하는 데 드는 시간보다 훨씬 많습니다. 이는 엄청난 병목 현상입니다.
기다림을 없애는 방법
우리는 공기를 가열하는 방식을 버리고, 직접적인 방법을 사용하기로 했습니다. 바로 오존이 발생하지 않는 적외선 램프를 사용하는 것입니다.
적외선은 전자기파를 이용하여 목표물을 직접 가열합니다. 준비 단계나 대기 시간이 전혀 없습니다. 그냥 램프를 켜면 바로 열이 발생합니다. 즉시입니다.
전체 공간의 공기를 가열하려고 하지 않고, 부품의 표면만 가열한다면 처리 시간이 크게 줄어듭니다. 게다가 공간도 절약됩니다. 더 이상 거대하고 복잡한 절연 챔버가 필요 없습니다.
오존 문제와 그 해결책
문제는 표준 단파 적외선 램프는 UV 방사로 인해 오존(O3)을 생성한다는 것입니다. 클린룸에서 작업할 경우 오존은 치명적입니다. 오존은 섬세한 구조물을 파괴하고 포토레지스트를 망가뜨립니다.
이 문제를 해결하기 위해 우리는 200nm 이하의 UV 파장을 차단하는 특수한 석영 재료와 내부 필터를 사용했습니다. 여전히 강력한 열을 얻을 수 있지만, 유해한 화학적 부작용은 없습니다. 또한 램프를 조정하여 열이 웨이퍼 전체에 고르게 분포하도록 했습니다. 그래서 웨이퍼의 가장자리가 변형되는 것을 걱정할 필요가 없습니다.
현실적인 고려사항
적외선도 마법은 아닙니다. 몇 가지 단점이 있습니다.
가장 중요한 것은 적외선이 방향성이 있다는 점입니다. 뜨거운 공기는 부품 주위를 감싸지만, 적외선은 자신이 “볼” 수 있는 부분만 가열합니다. 만약 부품에 깊은 오목한 부분이나 복잡한 3차원 형태가 있다면, 그 부분들은 따뜻해지지 않을 것입니다.
이 문제를 해결하기 위해서는 여러 개의 램프를 사용하거나 반사체를 사용하여 열을 그런 좁은 공간으로 보내야 합니다.
또한 주의해야 할 점은, 에너지가 너무 강력하고 빠르게 전달된다는 것입니다. 따라서 PID 컨트롤러를 정확하게 조절해야 합니다. 만약 제대로 조절하지 않으면, 목표 온도를 초과하여 기판이 손상될 수 있습니다.