웨이퍼 가열 과정에서 열과 거리 사이의 균형을 맞추는 것은 매우 중요합니다. 반도체 제조 공장의 탄소 발자국을 줄이고 싶다면, 더 이상 그런 구식의 저항식 오븐에 의존해서는 안 됩니다. 이러한 오븐들은 에너지를 엄청나게 많이 소모합니다. 대신 단파 적외선 시스템을 사용하는 것이 좋습니다. 왜냐하면 적외선 램프는 웨이퍼 표면에 직접 열을 가할 수 있기 때문입니다. 이렇게 하면 부품 주변의 공기를 가열하는 데 드는 에너지를 절약할 수 있습니다.
하지만 문제는 램프와 웨이퍼 사이의 거리입니다. 이 거리가 적절하지 않으면 웨이퍼가 손상될 수 있습니다.
“안전한” 거리 찾기 안전 거리라는 것은 단순히 램프가 웨이퍼에 직접 닿지 않도록 하는 것만을 의미하는 것이 아닙니다. 중요한 것은 열이 어떻게 웨이퍼 표면에 도달하는지를 조절하는 것입니다. 램프를 너무 가까이 배치하면 “핫 스팟”이 생겨 웨이퍼가 손상될 수 있습니다. 반대로 램프를 너무 멀리 떨어뜨리면 에너지가 낭비됩니다. 그렇게 되면 효율성이 떨어지고 “친환경 공장”이라는 목표도 이루기 어려워집니다.
보통은 램프의 와트수와 열을 얼마나 빨리 올려야 하는지를 고려하여 적절한 거리를 결정합니다. 거리가 너무 가까우면 열이 급격히 상승합니다. 하지만 제어 시스템은 온도가 너무 높아지기 전에 즉시 전력을 차단해야 합니다.
낭비되는 열의 숨겨진 비용 구식 가열 방식은 마치 주방 전체를 데워서 한 알의 완두콩만을 따뜻하게 만드는 것과 같습니다. 반면 단파 적외선 시스템은 실리콘에 직접 열을 가합니다. 적절한 거리를 유지하면 열이 기계의 본체에 닿지 않아서 큰 이점이 있습니다. 그렇게 되면 HVAC 시스템도 과부하가 걸리지 않습니다.
공학적 난제 “왜 고밀도 적외선 배열을 사용하여 와트수를 높여서 더 큰 거리를 보완하지 않는가?”라고 생각할 수도 있습니다. 하지만 그렇게 하면 필라멘트가 더 빨리 손상되고 전력 부하도 크게 증가합니다. 게다가 냉각 시스템도 과부하가 걸립니다. 따라서 적절한 거리를 찾는 것이 중요합니다. 웨이퍼의 온도가 균일하게 유지되면서도 램프가 항상 100% 성능으로 작동하지 않도록 하는 것이 바로 진정한 효율성입니다.