왜 매초가 중요한 상황에서는 적외선 가열이 강제 공기 순환 방식보다 우수한지
만약 여전히 웨이퍼를 가열하기 위해 뜨거운 공기를 사용하고 있다면, 그건 사실상 기다리는 것에 불과합니다.
강제 공기 순환 방식을 생각해보세요. 먼저 공기를 가열한 다음, 그 공기가 웨이퍼를 가열할 때까지 기다려야 합니다. 이 방식은 매우 느립니다. 반면 적외선 가열은 중간 단계를 생략합니다. 전자기파를 이용해 에너지를 직접 실리콘 기판으로 전달하기 때문입니다. 기다릴 필요도 없고, 불필요한 절차도 없습니다.
진짜 문제는 시간입니다.
첨단 처리 과정에서는 시간이 곧 수익성을 결정합니다. 뜨거운 공기를 사용할 경우, 챔버가 완전히 따뜻해질 때까지, 혹은 다시 차가워질 때까지 기다려야 합니다. 정말 힘든 일입니다.
적외선 램프는 다릅니다. 몇 초 안에 원하는 온도에 도달합니다. 급속 열처리(RTP)에서는 그 몇 초가 매우 중요합니다. 스위치를 끄면 열도 거의 즉시 멈춥니다. 더 이상 식지 않는 뜨거운 공기와 싸울 필요가 없습니다.
또 하나의 문제는 ‘차가운 부분’입니다.
300mm 웨이퍼를 사용할 때, 가장자리 부분의 온도가 제대로 오르지 않는 경우가 있습니다. 공기 대류 방식은 이런 불균일성을 유발합니다.
이 문제는 적외선 센서를 사용하여 표면 온도를 실시간으로 모니터링함으로써 해결할 수 있습니다. 그렇게 하면 특정 부분에 더 많은 열을 가할 수 있습니다. 가장자리 부분의 온도가 낮으면, 외부 램프의 세기를 높이면 됩니다. 이 방식은 훨씬 더 효과적입니다. 게다가 웨이퍼가 비틀리는 것을 방지하고, 도핑 프로파일을 정확하게 유지할 수 있습니다.
물론, 모든 것이 완벽한 것은 아닙니다. 타협점도 있습니다.
적외선 가열은 매우 강력하지만, 그만큼 전력 공급 장치에 큰 부담을 줍니다. 또한 PID 조절에도 매우 주의해야 합니다.
센서의 오차가 조금이라도 있으면, 온도가 너무 높아져서 전체 작업이 망가질 수 있습니다. 교정을 제대로 하지 않으면 스트레스가 됩니다.
또한 램프의 상태도 주의해야 합니다. 필라멘트가 마모되면 열이 제대로 전달되지 않습니다. 그러므로 “한 번 설정하고 잊어버리는” 방식은 통하지 않습니다. 안정적인 생산성을 위해서는 정기적인 교체가 필요합니다.