반도체 처리 장비에서 발생하는 “오븐 효과”를 막는 방법
반도체 처리 장비의 내부를 가열하려고 했는데, 장비의 외부가 너무 뜨거워서 손이 다칠 정도였던 적이 있나요? 이는 전형적인 엔지니어링상의 문제입니다.
대부분의 사람들은 대류식 히터를 사용하지만, 이는 잘못된 방법입니다. 결국 공기와 기계의 벽면만 따뜻해질 뿐, 장비 내부의 부품은 제대로 가열되지 않습니다. 이는 에너지 낭비일 뿐만 아니라, 뜨거운 벽면으로 인해 섬세한 부품들이 손상될 수도 있으며, 작업자가 화상을 입을 위험도 있습니다.
열을 전달하는 더 좋은 방법
공기를 가열하는 대신, 단파 적외선 램프를 사용합니다. 마치 태양과 같습니다. 여름날 밖에 나가면 주변 공기가 뜨거워진다는 느낌보다는, 피부에 직접 닿는 열을 느끼게 됩니다. 이것이 바로 복사열입니다.
우리는 정밀한 반사판을 사용하여 그 광자들을 직선으로 보내서, 오직 작업물만을 가열시킵니다. 그러면 작업물만 따뜻해지고, 기계의 벽면은 차가운 상태를 유지합니다. 아주 간단합니다.
클린룸에서의 활용
클린룸에서는 특별한 주의가 필요합니다. 어떠한 물질도 방출되거나 미세한 먼지가 퍼지면 안 됩니다. 그래서 우리는 석영 소재의 램프를 사용합니다. 석영은 화학적으로 안정적이어서, 입자가 방출되거나 공기 질에 영향을 주지 않습니다.
전선 관련해서는 전력 밀도가 중요합니다. 빠르게 가열하기 위해 고출력 램프를 사용합니다. 아무도 기계가 온도에 도달할 때까지 기다리는 것을 좋아하지 않습니다.
하지만 주의해야 합니다. 적절한 차폐 없이 너무 많은 전력을 작은 장비에 공급하면, 그 열이 장비의 프레임으로 전달될 수 있습니다. 이는 균형을 맞춰야 하는 문제입니다.
현실적인 고려사항
적외선 가열도 마법은 아닙니다. “뷰 팩터”라는 문제가 있습니다. 즉, 부품의 형태가 복잡하거나 구멍이 있다면, 빛이 그 부분까지 도달하지 못합니다. 그 결과, 복사열이 닿지 않는 차가운 부분들이 생깁니다.
해결책은 여러 개의 램프를 사용하는 것입니다. 물론 이렇게 하면 배선이 조금 더 복잡해지고 비용도 증가하지만, 전체 부품에 고르게 열을 전달할 수 있는 유일한 방법입니다.