반열처리 과정에서의 에너지 낭비를 막는 방법
솔직히 말해서, 기존의 클린룸 오븐들은 사실상 거대한 히터에 불과합니다. 단지 몇 장의 웨이퍼만 적절한 온도로 가열하기 위해 온 방 안의 모든 것을 따뜻하게 만드는 것이죠. 공기나 벽, 천장 등, 실제로 중요한 부분이 아닌 모든 것이 가열됩니다. 이는 엄청난 에너지 낭비입니다.
그래서 우리는 적외선 가열 방식으로 전환하고 있습니다. 방 전체를 가열하는 대신, 웨이퍼나 기판 자체만을 직접 가열하는 것이죠. 이 방식은 더 효율적이고 현명한 방법입니다.
목표 지향적인 가열의 힘
적외선은 복사열을 이용하는 방식입니다. 추운 날에 태양이 피부에 닿는 것을 생각해보세요. 공기는 여전히 차가운데도 몸은 바로 따뜻해집니다. 큰 공간이 따뜻해질 때까지 기다릴 필요가 없으므로 반응 속도가 훨씬 빠릅니다.
작업하는 물질에 따라 단파나 중파 방출기를 사용합니다. 두꺼운 기판의 경우 단파가 더 적합합니다. 왜냐하면 단파는 기판 깊숙이 침투하기 때문입니다. 반면, 얇은 필름의 경우 중파가 적절합니다.
어떤 방식을 사용하든, 웨이퍼당 소비되는 전력량은 줄어듭니다. 그 결과 탄소 배출량도 줄고, 에너지 비용도 절감됩니다.
클린룸의 문제 해결
클린룸에서는 작은 먼지 한 점만 있어도 전체 제품이 망가질 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 램프를 석영으로 감싸놓습니다. 그렇게 하면 부스러기나 오염물질이 생기지 않습니다. 또한 고정밀 PID 컨트롤러를 함께 사용하여 부품이 손상되는 것을 방지할 수 있습니다.
하지만 주의해야 할 점이 있습니다. 적외선 배열이 내는 열량이 상당하기 때문입니다. 만약 냉각 시스템이 제대로 작동하지 않으면, 그 열이 기판에 반사되어 오븐의 구조가 변형되거나 센서가 고장날 수 있습니다. 그러니 이 강력한 도구를 사용할 때는 반드시 열에 주의해야 합니다.
실제적인 이점
가장 좋은 점은 바로 공간을 확보할 수 있다는 것입니다. 크고 무겁은 대류식 오븐 대신 컴팩트한 적외선 터널을 사용할 수 있습니다. 이는 상호 이익이 되는 방법입니다. 공간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 거대한 오븐으로 인해 방이 과열되는 것을 막아 HVAC 시스템도 더 이상 과도한 부담을 겪지 않습니다. 이렇게 하면 생산성을 유지하면서도 ‘친환경 공장’을 운영할 수 있습니다.