왜 석영으로 만들어진 IR 램프가 반도체 제조 공정에서 그토록 중요한지
만약 여전히 핫에어 순환 방식을 사용한다면, 그건 마치 기다리는 것과 같습니다. 웨이퍼가 따뜻해지기 전에 먼저 챔버 내의 모든 공기를 가열해야 합니다. 이는 매우 느리고 번거로운 과정입니다.
반면, 적외선 가열 방식을 사용하면 상황이 달라집니다. 팬이 뜨거운 공기를 주변으로 밀어내는 대신, 전자기파를 직접 웨이퍼에 전달합니다. 이는 마치 히터로 방을 따뜻하게 하는 것과는 다르며, 태양 아래에 서 있는 것과 같습니다. 즉, 즉시 열이 느껴집니다.
비결은 바로 석영에 있습니다.
우리는 램프 주위에 석영 유리로 된 보호 장치를 사용합니다. 첫째, 이를 통해 가열 요소가 오염물질이나 공정용 가스로부터 보호됩니다. 하지만 더 중요한 것은 석영이 단파 적외선을 그대로 통과시킨다는 점입니다.
이렇게 해서 엄청난 속도로 웨이퍼가 가열됩니다. 대류 현상을 이용하는 것이 아니라, 광자를 이용해 웨이퍼를 가열하는 것입니다. 따라서 “가열 단계” 자체가 사라집니다.
하지만 한 가지 문제가 있습니다. 바로 석영의 품질입니다. 낮은 순도의 석영을 사용하면 문제가 생깁니다. 결국 ‘열점’이 생기거나, 전력을 켜는 순간 보호 장치가 깨질 수도 있습니다. 실제 공장에서는 온도 변화가 매우 심하기 때문에, 우리는 이러한 상황을 견딜 수 있는 석영을 사용합니다.
물론, 이것이 완벽한 해결책은 아닙니다.
적외선은 빠르긴 하지만 방향성이 있습니다. 핫에어는 주변을 포근하게 감싸주지만, 적외선은 그렇지 않습니다. 램프의 위치가 조금만 잘못되어도 가열이 고르지 않아집니다.
따라서 반사판과 보호 장치의 구조를 신중하게 설계해야만 전체 웨이퍼가 고르게 가열될 수 있습니다. 또한 좁은 공간에서 작업할 경우, 충분한 수의 램프가 필요하지만, 반면에 냉각 시스템이 과열되지 않도록 조절해야 합니다.
결국, 적외선을 사용하는 것은 단순히 부품을 교체하는 것 이상입니다. 이는 처리 속도에 대한 전혀 새로운 접근 방식입니다. 천천히 일정하게 가열하는 방식 대신, 집중적이고 강력한 열을 가하는 방식입니다.