왜 핫에어 대신 적외선을 이용한 웨이퍼 건조 방식을 사용해야 하는가?
MEMS 제조 업무를 하고 있다면, 습식 에칭이나 세척 과정 후에 웨이퍼를 건조시키는 데 드는 시간의 어려움을 잘 알고 있을 것입니다. 이는 분명한 병목 현상입니다. 제가 방문한 대부분의 공장들도 여전히 핫에어를 사용하고 있습니다. 이는 ‘오래된 전통적인 방법’이지만, 솔직히 말해서 효율이 매우 낮습니다.
공기는 열을 전달하는 데 매우 부적합합니다. 용매가 증발하기 시작하기 전에 공기가 액체의 표면 장력을 극복하기 위해 오랜 시간을 기다려야 합니다. 정말 짜증나는 일입니다.
시간 낭비
대류 오븐이 어떻게 작동하는지 생각해보세요. 작업을 시작하기 전에 오븐 내부 전체를 가열해야 합니다. 이는 매우 느린 과정입니다.
반면 적외선 가열 방식은 다릅니다. 공기를 가열하는 대신, 적외선 파동이 그대로 액체를 통과하여 웨이퍼 표면에 도달합니다. 즉, 중간 단계가 사라진 셈입니다.
단파 적외선을 사용하면 처리 시간이 몇 분에서 단 몇 초로 줄어듭니다. 이는 열이 더 좋다는 의미가 아니라, 에너지가 바로 필요한 곳으로 전달된다는 뜻입니다. 대량 생산을 하는 경우, 이 방식을 사용하면 건조 장치의 크기가 줄어들고 웨이퍼 처리 속도도 훨씬 빨라집니다.
단점
물론 모든 것이 완벽한 것은 아닙니다. 적외선 히터는 작은 공간에 많은 에너지를 집중시킵니다. 부드러운 공기 흐름과는 달리, 적외선 램프는 강한 온도 차이를 만들어냅니다.
PID 컨트롤러와 센서가 제대로 설정되어 있지 않으면 문제가 생길 수 있습니다. 웨이퍼의 가장자리가 과열되거나 열 충격이 발생할 수 있습니다. 또한 램프와 웨이퍼 사이의 거리도 매우 중요합니다. 몇 밀리미터만 차이가 나도 웨이퍼에 손상이 갈 수 있습니다.
설치 방법
대류 오븐을 적외선 배열로 교체하는 것은 비교적 간단한 작업입니다. 하지만 배선에도 주의해야 합니다.
적외선 램프는 많은 전류를 소비합니다. 특히 처음 작동할 때는 더욱 그렇습니다. 스위치를 켜기 전에 전기 패널이 최대 부하를 감당할 수 있는지 반드시 확인해야 합니다.
전력 문제가 해결되면, 가장 좋은 점은 조용하다는 것입니다. 팬도 없고, 덕트도 없으며, 소음도 없습니다. 움직이는 부품도 적어서 고장날 가능성도 줄어들고, 센서 근처의 진동도 줄어듭니다. 그야말로 더 깨끗한 환경입니다.