팹에서의 탄소 배출 감소: 왜 적외선 가열이 효과적인가
현재 모든 팹들은 탄소 중립 목표를 달성하기 위해 큰 압박을 받고 있습니다. 이는 상당한 부담입니다. 문제의 상당 부분은 에너지 낭비 때문인데, 특히 웨이퍼를 가열하거나 경화시키는 과정에서 그러합니다.
우리 대부분은 여전히 기존의 저항식 히터를 사용하고 있지만, 사실 그것들은 비효율적입니다. 우리는 짧은 파장의 적외선 램프를 사용하고 있습니다. 왜냐하면 이 램프들은 공기 전체를 가열하는 대신, 직접적으로 웨이퍼 표면을 가열하기 때문입니다.
논리는 매우 간단합니다.
일반적인 대류식 히터는 커피 한 잔을 데우기 위해 온 집안을 따뜻하게 하는 것과 같습니다. 이는 낭비입니다. 반면 적외선 시스템은 직접적인 방사를 이용합니다. 에너지는 필라멘트에서 웨이퍼 표면으로 거의 즉시 전달됩니다.
속도도 매우 빠릅니다.
충격 시간이 매우 짧기 때문에, 웨이퍼당 소모되는 전력량도 훨씬 줄어듭니다. 게다가, 챔버를 오븐처럼 사용하지 않기 때문에 HVAC 및 냉각 시스템도 그다지 열심히 작동할 필요가 없습니다.
이제 기술적인 측면에 대해 알아보겠습니다.
우리는 높은 와트 밀도를 가진 램프를 만듭니다. 짧은 파장의 적외선은 웨이퍼 재료 속으로 더 깊이 침투하기 때문에, 낮은 온도에서도 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.
하지만 주의해야 할 점이 있습니다. 바로 전원 공급 장치입니다.
이 램프들은 켜지는 순간 엄청난 양의 전류를 소비합니다. 만약 전원 공급 장치가 그러한 급격한 전류 변화를 감당할 수 없다면, 계속해서 차단기가 작동할 것입니다. 전원을 켜기 전에 반드시 전기 시스템이 그러한 부하를 감당할 수 있는지 확인해야 합니다.
램프를 설치하는 방법
우리는 이 램프들을 그대로 교체할 수 있도록 설계했습니다. 전체 시스템을 다시 구축할 필요가 없습니다. 석영 소재를 사용하여 램프가 열로 인해 변형되는 것을 방지하고, 연결부도 표준화되어 있어서 교체가 매우 쉽습니다.
하지만 솔직히 말해서, trade-off가 있습니다.
수년 동안 아무렇지 않게 사용할 수 있는 발열체와 달리, 적외선 램프에는 수명이 있습니다. 결국에는 고장 나게 됩니다.
“그냥 두고 잊어버리는” 방식은 안 됩니다. 교체 일정을 정해놓아야 합니다. 램프의 밝기가 줄어들면 웨이퍼의 온도도 낮아지고, 결국 생산 효율도 떨어집니다.
제 조언은, 바닥에 예비 램프를 준비해 두는 것입니다. 주문을 기다리는 동안 전체 시스템이 멈추는 것보다는, 예비 램프가 있어서 좋습니다.