진공 적외선 가열을 활용해 반도체 제조 공정의 친환경성을 높이는 방법
만약 반도체 제조 공장에서 진정한 탄소 중립을 실현하고자 한다면, 열 문제를 반드시 고려해야 합니다. 기존의 저항식 가열 방식은 에너지 낭비가 심각합니다. 가열하는 데 오랜 시간이 걸리며, 에너지도 여기저기로 새어 나갑니다.
그래서 우리는 진공 환경에 적합한 적외선 히터를 사용합니다. 전체 진공 챔버를 가열하려는 것은 에너지 낭비일 뿐입니다. 이러한 히터들은 단파 복사를 웨이퍼에 직접 조사함으로써 효과적으로 가열할 수 있습니다.
진공 환경에서의 열 관리
진공 상태에서는 열을 전달할 공기가 없습니다. 따라서 열은 오직 복사를 통해서만 전달됩니다. 우리는 소형 공간 안에 많은 에너지를 담을 수 있도록 이러한 적외선 램프를 설계했습니다. 그 덕분에 매우 빠르게 온도를 조절할 수 있습니다. 몇 분이 아니라, 단 몇 초 만에 가능합니다. 챔버가 가열될 때까지 기다리지 않아도 되므로, 웨이퍼당 드는 에너지 비용도 줄어듭니다.
하지만 단점도 있습니다. 고출력의 적외선 튜브는 특정 부분이 매우 뜨거워집니다. 만약 냉각 시스템이 제대로 작동하지 않으면 챔버의 밀봉부가 손상될 수 있습니다. 따라서 균형을 잘 맞춰야 합니다.
청결 유지
클린룸에서는 ‘가스 방출’이 큰 문제입니다. 아주 작은 양의 오염물질만 있어도 생산 효율이 급격히 떨어집니다. 이를 방지하기 위해 우리는 고순도의 석영 소재를 사용하여 램프를 만듭니다. 또한 램프 표면의 발광 효율에도 신경을 쓰습니다. 왜냐하면 에너지를 얼마나 많이 생성하든, 그 에너지가 실제로 기판에 도달하지 않는다면 아무 소용이 없기 때문입니다.
가장 좋은 점은 이러한 램프들이 기존의 불편하고 비효율적인 램프를 대체할 수 있다는 것입니다. 전체 설비를 다시 구축할 필요 없이 간단히 교체할 수 있습니다.
공장에 미치는 긍정적인 영향
가열 시간을 줄이면 탄소 배출량도 줄어듭니다. 그뿐만 아니라, 건물의 HVAC 시스템에 유입되는 폐열도 줄어들어 에너지 비용도 절감됩니다. 특히 열처리 과정에서 이러한 효과가 가장 두드러집니다. 과거의 오븐들과 달리, 정확한 온도를 유지할 수 있습니다.
이는 간단한 기계적 장치일 뿐이지만, 생산된 각 칩마다 CO2 배출량을 실질적으로 줄일 수 있습니다.