팹의 청소: 왜 적외선 가열이 효과적인가?
솔직히 말해서, 반도체 제조 공장들은 엄청난 에너지를 소비합니다. 만약 우리가 진정으로 탄소 중립 목표를 달성하고 싶다면, 단순히 몇 개의 전구만 바꾸는 것으로는 부족합니다. 더 큰 문제들을 해결해야 합니다.
오랫동안 우리는 대류식 오븐을 사용해왔습니다. 하지만 이 방식은 엄청난 에너지 낭비를 초래합니다. 웨이퍼를 따뜻하게 하기 위해 주변의 공기까지 모두 가열해야 합니다. 마치 피자 한 조각을 데우기 위해 집 전체를 따뜻하게 하는 것과 같습니다.
그래서 우리는 단파 적외선 가열 방식으로 전환했습니다. 공기를 가열하는 대신, 열을 필요한 곳, 즉 기판에 직접 전달합니다.
속도와 효율성
가장 좋은 점은 적외선 가열법이 중간 단계를 생략한다는 것입니다. 방사능을 이용하기 때문에, 거대한 오븐이 따뜻해질 때까지 오랜 시간을 기다릴 필요가 없습니다. 즉시 따뜻해집니다. 스위치를 켜면 바로 따뜻해지고, 끄면 바로 식습니다.
이러한 시스템을 선택할 때 우리는 에너지 밀도에 집중합니다. 높은 와트수의 램프를 사용하여 빠르게 열을 발생시킵니다. 주기가 짧을수록 웨이퍼당 소모되는 에너지도 줄어듭니다. 그냥 간단한 원리입니다.
하드웨어 측면
우리는 석영 소재의 커버와 할로겐 필라멘트를 사용하여 램프를 제작합니다. 석영은 열을 받아도 변형되거나 구부러지지 않기 때문에 사용됩니다. 할로겐 필라멘트는 필라멘트가 너무 빨리 타는 것을 방지하는 역할을 합니다. 그래서 램프를 자주 교체할 필요가 없습니다.
또한 우리는 커넥터에도 신경을 씁니다. R7이든 Sk15이든, 반드시 단단히 연결되도록 합니다. 연결이 느슨하면 문제가 생깁니다. 저항이 생겨서 터미널이 과열되고, 결국 소켓이 망가집니다.
단점들
물론 적외선 가열법이 마법의 도구라고는 할 수 없습니다. 항상 어떤 단점이 있습니다.
가열 과정에서 많은 에너지를 절약할 수 있지만, 높은 열 밀도 때문에 냉각 장치에 큰 부담이 가합니다. 생산 속도를 높이기 위해 와트수를 높이면, 냉각 장치도 충분히 강력해야 합니다. 그렇지 않으면 클린룸 전체가 따뜻해집니다. 주변 온도가 상승하면 정밀한 도구들도 제대로 작동하지 않습니다.
다행히도, 우리는 이러한 시스템을 기존의 저항식 히터를 대체할 수 있는 형태로 설계합니다. 그렇게 하면 전체 생산 라인을 철거하고 다시 시작할 필요 없이도 탄소 배출량을 줄일 수 있습니다.