오븐을 기다리는 시간을 줄이세요: 왜 반도체 공장에서는 적외선 가열이 강제 공기 순환보다 더 효과적인가요?
만약 여전히 뜨거운 공기를 이용해 웨이퍼를 가열하고 있다면, 그건 굳이 할 필요 없는 낭비된 시간일 뿐입니다. 강제 공기 순환 방식을 생각해보세요. 먼저 공기를 가열한 다음, 그 공기가 부품을 가열할 때까지 기다려야 합니다. 이는 매우 느린 방법입니다. 반도체 공장에서는 이러한 지연 시간이 곧 비용 손실로 이어집니다.
중간 단계를 생략하기
적외선 가열은 다른 방식으로 작동합니다. 방이나 공기를 가열하는 대신, 전자기파를 이용해 에너지를 직접 기판에 전달합니다. 마치 히터로 방을 따뜻하게 하는 것과 햇볕 아래에 서 있는 것의 차이와 같습니다. 방의 온도가 일정 수준에 도달할 때까지 기다릴 필요가 없습니다. 스위치를 누르면, 광자들이 목표물에 닿아 가열이 시작됩니다. 분 단위에서 초 단위로 바뀌는 셈입니다. 몇 초라고 하면 별것 아닌 것처럼 보일 수 있지만, 계산해보면 알 수 있습니다. 1,000개의 웨이퍼를 처리할 때마다 30초를 절약할 수 있다면, 한 근무 시간당 몇 시간의 생산 시간을 추가로 확보할 수 있습니다. 이는 엄청난 이익입니다.
공간과 비용 절약
공기 순환 방식은 복잡합니다. 팬, 덕트, 그리고 열이 밖으로 새어 나가지 않도록 설계된 큰 절연 상자들이 필요합니다. 이런 장비들은 너무 많은 공간을 차지합니다. 반면 적외선 램프는 훨씬 작습니다. 처리 라인에 바로 설치할 수 있습니다. 게다가 지구 환경에도 좋습니다. 기계 내부의 공기 전체를 가열할 필요가 없으니 에너지를 낭비하지 않습니다. 단지 웨이퍼만 가열하면 됩니다.
단점
이 방법이 마법과 같다고 말할 수는 없습니다. 적외선 가열은 빠르긴 하지만, 방향성이 있습니다. 뜨거운 공기는 부품 주위를 감싸는 형태인 반면, 적외선은 마치 손전등과 같습니다. 웨이퍼가 약간 비틀어져 있거나 램프의 위치가 조금만 어긋나도 결함이 생길 수 있습니다. 따라서 전체 표면에 균일하게 열이 전달되도록 반사판과 센서를 신중하게 설정해야 합니다. 또한, 열이 너무 빨리 전달되므로 이에 맞춰 냉각 시스템도 필요합니다. 이러한 급격한 온도 변화를 감당할 수 없다면 기판이 변형될 수 있습니다. 하지만 정확하게 조정한다면, 완전히 다른 세상이 열립니다.