진공 챔버 내의 “오븐 효과”를 막는 방법
반도체 제조 공장에서 일해본 사람이라면 이 문제를 잘 알고 있을 것입니다. 웨이퍼를 가열해야 하지만, 진공 챔버 전체가 오븐처럼 되는 것은 원치 않습니다.
일반적인 가열 방식은 모든 방향으로 열이 퍼집니다. 진공 상태에서는 그 에너지가 챔버 벽 쪽으로만 흘러들어갑니다. 이는 문제가 됩니다. 장비의 표면 온도가 위험할 정도로 높아지고, 밀봉 부위도 열 스트레스로 인해 손상됩니다. 결국 에너지가 낭비되는 것입니다.
실제로 이 문제를 해결하는 방법
우리는 특수한 적외선 램프를 사용하여 열을 필요한 곳에만 전달합니다. 반사재나 특수 코팅을 사용함으로써, 에너지를 한 방향으로만 보낼 수 있습니다.
마치 손전등과 같은 원리입니다. 모든 곳에 빛이 퍼지는 대신, 에너지가 목표물에만 집중됩니다. 그 결과, 기판은 필요한 열을 얻지만, 챔버의 나머지 부분은 여전히 차가워집니다. 이는 하드웨어에 큰 도움이 됩니다.
균형을 맞추는 것이 중요합니다
그렇다고 해서 가능한 한 높은 와트수의 램프를 그대로 챔버에 넣을 수는 없습니다. 냉각 시스템이 실제로 감당할 수 있는 수준을 고려해야 합니다.
고밀도 방출기는 온도를 매우 빠르게 올릴 수 있지만, 많은 전력을 소모합니다. 그래서 보통 정밀한 컨트롤러와 함께 사용됩니다. 그래야만 목표 온도를 초과하지 않습니다.
만약 방향 제어 없이 고와트수의 램프를 사용한다면, 챔버 벽의 온도가 몇 분 만에 급격히 상승할 것입니다. 에너지를 집중시킴으로써, 내부 표면에 복잡한 물 냉각 장치를 설치할 필요가 없습니다. 이렇게 하면 구조가 더 단순해집니다.
현실적인 고려사항
완벽한 것은 없습니다. 이러한 방향성 램프들도 단점이 있습니다.
램프를 최대 성능으로 작동시키면 반사 코팅이 마모될 수 있습니다. 몇 천 시간이 지나면 출력이 약간 줄어듭니다.
이건 치명적인 문제는 아니지만, 공정을 설정할 때 이 점을 고려해야 합니다. 오래된 램프를 강제로 새것처럼 사용하려고 하면, 필라멘트가 빨리 손상될 수 있습니다. 그러니 램프의 상태를 주의 깊게 관찰하면 됩니다.