웨이퍼에 더 많은 열을 공급하고, 벽면에는 적은 열이 가도록 하기 위해서는 어떻게 해야 할까요? 진공 상태에서 웨이퍼를 가열할 때는 물리적 법칙과 싸우는 것과 같습니다. 공기가 없으므로 대류 현상을 이용할 수 없습니다. 따라서 방사능을 이용할 수밖에 없습니다.
문제는, 웨이퍼에 도달하지 못하는 모든 와트의 에너지는 낭비된다는 점입니다. 이 에너지는 결국 챔버의 벽면을 가열시키게 되고, 이는 냉각 시스템에 더 큰 부담을 줍니다. 이는 에너지의 낭비이며, 하드웨어에도 부담을 주는 문제입니다.
왜 금을 사용하는가? 일반적인 석영 램프는 열을 사방으로 방출합니다. 이러한 낭비를 막기 위해 우리는 금으로 코팅된 반사체를 사용합니다. 금은 적외선 파장을 원래 있어야 할 곳으로 반사하는 데 매우 효과적입니다.
금으로 코팅된 반사체를 사용하면, 원래 뒤쪽으로 가야 할 열을 앞쪽으로 보낼 수 있습니다. 그 결과, 더 높은 열 밀도를 얻을 수 있으며, 전력 소모를 늘릴 필요가 없습니다.
열 부하에 주의하기 하지만 단점도 있습니다. 너무 많은 열을 특정 지점에 집중시키면, 램프의 필라멘트가 더 높은 온도에서 작동해야 합니다.
만약 빠른 가열 속도를 위해 고출력 램프를 사용한다면, 전력 공급 장치도 충분히 강력해야 합니다. 전력 공급 장치가 그런 부하를 감당할 수 없다면 시스템이 제대로 작동하지 않을 수 있습니다. 배선도 그런 부하를 감당할 수 있어야 하며, 진공 상태도 국부적인 고온으로 인해 손상되어서는 안 됩니다.
타협점 금은 이 작업에 가장 좋은 재료이지만, 조건이 까다롭습니다. 금은 오염을 싫어합니다. 만약 공정 중에 가스나 화학물질이 발생하여 금 코팅이 오염된다면, 반사율이 떨어집니다. 그러면 열이 웨이퍼에 고르게 전달되지 않습니다.
챔버를 깨끗하게 유지해야 합니다. 코팅이 오염되면 효율성이 떨어질 뿐만 아니라, 기판에 과열이 발생할 위험이 있습니다. 이는 결코 원하는 결과가 아닙니다.
결국, 우리는 열을 정확히 필요한 곳, 즉 실리콘에만 전달할 수 있도록 히터를 설계합니다. 기계 자체에 열이 가는 것을 막는 것입니다.