제조 공장에서의 탄소 배출 감소: 적외선 가열 방식으로의 전환
솔직히 말해서, 반도체 제조 공장들은 엄청난 양의 에너지를 소비합니다. 클린룸에 있는 기존 장비들은 대부분 저항식 가열 방식을 사용하거나, 에너지를 낭비하는 구식 열 처리 방식을 사용합니다. 이는 명백한 낭비입니다. 그래서 점점 더 많은 공장들이 단파 적외선(SWIR) 시스템을 도입하고 있습니다. 이 방식은 훨씬 더 효율적인 방법입니다.
왜 이 방식이 효과적인가?
일반적인 가열기는 웨이퍼를 뜨겁게 만들기 위해 공기를 가열합니다. 이는 엄청난 에너지 낭비입니다. 반면 적외선 램프는 복사 에너지를 사용하기 때문에 광자가 직접 목표물에 도달합니다. 그렇기 때문에 전체 실내를 가열할 필요가 없습니다. 고밀도 적외선 배열을 사용하면 가열 시간이 크게 줄어듭니다. 정말 빠릅니다. 게다가 주기가 짧아지므로 웨이퍼당 필요한 에너지도 훨씬 적어집니다.
적절한 사양 설정
기존 설비를 개조할 경우, 그냥 연결해서 사용할 수는 없습니다. 에너지 밀도를 고려해야 합니다. 우리는 보통 고출력 석영 램프와 집중형 반사기를 사용하여 열을 필요한 곳에만 집중시킵니다. 하지만 파장도 웨이퍼 재료에 맞게 조절해야 합니다. 파장이 맞지 않으면 에너지가 그대로 반사되어 아무런 효과가 없습니다. 최대한의 효과를 얻으려면 금으로 코팅된 반사기를 사용합니다. 듣기에는 복잡해 보이지만 실제로는 효과적입니다. 이 방식을 사용하면 낮은 와트수로도 원하는 온도를 유지할 수 있습니다. 결과는 같지만 전기 요금은 줄어듭니다.
단점
적외선 가열 방식도 마법의 해결책은 아닙니다. 고강도 램프는 엄청난 양의 열을 발생시킵니다. 만약 고출력 램프를 기존의 저항식 가열기용 케이스에 그냥 넣는다면, 케이스가 변형되거나 센서가 손상될 수 있습니다. 따라서 쿨링 시스템이 그러한 열을 감당할 수 있도록 해야 합니다. 저는 항상 PID 컨트롤러와 빠르게 반응하는 온도계를 함께 사용할 것을 권장합니다. 이렇게 하면 온도가 과도하게 상승하는 것을 막고 에너지 사용을 줄일 수 있습니다. 하드웨어는 잘 맞지만, 적외선이 얼마나 빠르게 반응하는지에 맞춰 제어 로직을 조정해야 합니다.