클린룸의 벤치 히팅 기능을 최대한 활용하는 방법
실리콘 웨이퍼를 가열하는 작업을 해본 적이 있다면 그 고충을 잘 알 것입니다. 에너지를 시스템에 공급하지만, 그 에너지의 상당 부분이 그냥 손실됩니다. 그 열이 챔버 안으로 스며들어 에너지가 낭비되고, 전체 장비가 과열됩니다.
그래서 우리는 금으로 코팅된 반사체를 사용합니다. 듣기에는 복잡해 보이지만, 사실은 아주 간단합니다. 금은 적외선을 매우 효과적으로 반사합니다. 그래서 그 열이 흩어지는 대신, 거의 모든 에너지가 웨이퍼에 집중됩니다.
물리적 원리는 다음과 같습니다.
일반적인 석영 램프는 열을 360도 방향으로 방출합니다. 즉, 에너지의 절반이 잘못된 방향으로 가는 셈입니다. 하지만 금으로 코팅된 반사체를 사용하면, 그 열을 다시 웨이퍼 쪽으로 반사시킬 수 있습니다. 이렇게 하면 흩어진 열을 집중된 광束으로 만들 수 있으며, 와트수를 높이지 않아도 훨씬 더 높은 열 밀도를 얻을 수 있습니다.
제작 과정에 대해 좀 더 자세히 설명하자면…
이러한 벤치에서는 공간이 매우 협소하기 때문에, 이 램프들은 작은 크기로 설계됩니다. 또한 클린룸에서는 가스가 발생하는 것을 막아야 하므로, 고순도 석영을 사용합니다.
금 코팅은 진공 증착 방식으로 이루어집니다. 이 방식을 통해 표면이 완벽하게 균일해집니다. 왜 중요할까요? 표면에 주름이나 울퉁불퉁한 부분이 생기면 “핫스폿”이 생기고, 이로 인해 열 팽창이 불균등해져 웨이퍼가 비틀어질 수 있습니다.
주의해야 할 몇 가지 사항
금은 효과적이지만, 동시에 섬세한 물질이기도 합니다. 그래서 반사체를 닦거나 강한 화학물질을 사용해서는 안 됩니다. 금 코팅에 긁힘이 생기면 열이 빠져나가게 되니까요. 제 조언은 반사면을 절대 만지지 말라는 것입니다.
또한, 주기 시간도 주의해야 합니다. 금은 열을 매우 강력하게 집중시키기 때문에, 웨이퍼의 온도가 알루미늄을 사용할 때보다 훨씬 빠르게 상승합니다. 따라서 PID 컨트롤러를 조절하여 목표 온도를 초과하지 않도록 해야 합니다. 또한, 냉각팬이 제대로 작동하지 않으면 벤치의 온도가 평소보다 높아질 수 있습니다. 시작하기 전에 공기 흐름을 반드시 확인하세요.