공장 내 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 왜 적외선 가열 방식을 사용하는가?
클린룸에서 일해본 사람이라면 잘 알고 있듯이, 웨이퍼나 기판을 그냥 이동시킬 수는 없습니다. 반드시 일정한 온도를 유지해야 합니다. 그렇지 않으면 응결이나 열충격이 발생할 수 있으며, 이는 아무도 원하지 않는 상황입니다.
최근에는 “친환경 공장”을 만들기 위한 노력이 활발해지고 있습니다. 기존의 방식인 단순히 공기를 가열하는 방식은 너무 낭비적입니다. 그래서 우리는 적외선 가열 방식으로 전환하고 있습니다.
적외선 가열의 원리
일반적인 히터는 제품을 따뜻하게 하기 위해 방 안의 공기 전체를 가열하려 합니다. 마치 오븐을 통해 집 전체를 따뜻하게 하려는 것과 같죠.
하지만 적외선 가열은 다릅니다. 전자기파를 사용하여 목표물을 직접 가열합니다. 단파 적외선 램프를 사용하면 거의 즉시 가열됩니다. 몇 분을 기다릴 필요가 없으며, 몇 초 만에 가열됩니다. 기다리는 시간이 줄어들면 전력 소비도 줄어듭니다.
청결함과 소형화
반도체 공장에서는 작은 먼지 한 알조차도 모든 것을 망칠 수 있습니다. 그래서 히터에서 먼지가 나오지 않도록 해야 합니다.
이를 위해 램프를 밀폐된 석영 용기에 넣습니다. 그러면 먼지가 나오지 않습니다. 설계할 때 고려해야 할 점은 공간입니다. 고밀도 적외선 배열을 사용하면 히터 자체가 작아집니다. 그러면 웨이퍼를 운반하는 데 더 많은 공간이 생깁니다.
단점도 있습니다
적외선 가열도 완벽한 방법은 아닙니다. 적외선은 방향성이 있어서, 웨이퍼가 고르게 가열되지 않을 수 있습니다. 그래서 램프의 위치를 조절하여 웨이퍼 전체가 고르게 가열되도록 해야 합니다.
또한, 적외선 램프는 매우 뜨거워집니다. 만약 칸트롤 박스를 제대로 보호하지 않으면 클린룸의 공기가 뜨거워질 수 있습니다. 그러면 HVAC 시스템이 더 열심히 작동해야 하며, 에너지 절약 효과가 사라집니다.
설치 및 유지보수
좋은 소식은, 이 램프들이 기존의 저항식 히터를 대체할 수 있다는 것입니다. 배선도 간단합니다.
단, 빠른 반응 속도를 가진 PID 컨트롤러가 필요합니다. 그렇지 않으면 온도가 너무 높아질 수 있으며, 이는 민감한 웨이퍼에 해로울 수 있습니다.
또한 석영은 깨지기 쉽습니다. 조금만 충격을 주어도 파손될 수 있습니다. 그래서 보호 장치를 사용하여 이를 방지합니다. 효율성이 조금 떨어지긴 하지만, 실수로 램프가 파손되는 것을 방지할 수 있으므로 그만한 가치가 있습니다.