IR 가열을 활용하여 진공 챔버의 성능을 최적화하기
스마트 팹을 구축하려는 경우, 열을 다루는 것이 매우 중요하다는 것을 알고 있을 것입니다. 진공 챔버에서 작업할 때는 공기를 통해 열이 전달되는 방식을 사용할 수 없습니다. 대신 복사열을 이용해야 합니다. 그래서 적외선(IR)이 가장 적합한 선택입니다. 적외선을 이용하면 중간 매질 없이도 기판을 가열할 수 있습니다.
열을 “스마트하게” 제어하기
스마트 팹이란, 사실상 더 나은 데이터를 얻고자 하는 것을 의미합니다. 기존의 가열 요소들의 문제점은 반응 속도가 매우 느리다는 점입니다. 우리는 단파 적외선 램프를 사용하는데, 이 램프들은 반응 속도가 매우 빠릅니다. 전압을 조절하면 거의 즉시 반응합니다. 이러한 램프들을 폐쇄 루프 PID 컨트롤러와 연동시키면 직관적인 제어가 가능해집니다. 실시간으로 온도 상태를 확인할 수 있으며, 원하는 위치에 정확하게 온도를 조절할 수 있습니다. 웨이퍼에 스트레스가 가해지는 것을 방지하려면 이런 방법이 효과적입니다.
문제점 및 해결 방법
하지만 고밀도 적외선 배열을 사용하면 기판에 엄청난 양의 에너지가 입력됩니다. 이는 처리 시간을 줄이는 데는 유용하지만, 에너지가 “무료”로 제공되는 것은 아닙니다. 이렇게 많은 열은 냉각 시스템에 큰 부담을 줍니다. 고출력 시스템을 사용할 경우, 냉각수의 흐름을 충분히 관리하지 않으면 챔버 벽에 열이 축적됩니다. 이는 전력이 많을수록 기계의 나머지 부분을 더 잘 냉각시켜야 한다는 점을 의미합니다.
왜 이 방법이 생산에 효과적인가?
우리는 이러한 시스템을 모듈형으로 설계합니다. 왜냐하면 램프는 결국 손상될 수 있기 때문입니다. 단 하나의 램프가 고장 나서 전체 시스템을 재조정해야 하는 상황을 피하고 싶습니다. 대신, 바로 교체할 수 있는 부품을 사용해야 합니다. 게다가 모든 것이 디지털화되어 있기 때문에, PLC를 통해 램프의 사용 시간을 모니터링할 수 있습니다. 이를 통해 문제가 발생하기 전에 미리 경고를 받을 수 있습니다. 이렇게 하면 유지보수가 혼란스러운 상황이 아닌, 계획적인 작업이 됩니다.
속도가 빠르고, 공간을 적게 차지하며, 디지털화된 생산 라인과도 잘 어울립니다.