반도체 공장에서 탄소 배출을 줄이는 방법: 왜 적외선이 최적의 해결책인가?
반도체 공장에서 탄소 중립 목표를 달성하려면, 기존의 방식으로는 충분하지 않다는 것을 알고 계실 것입니다. 대부분의 경우 여전히 저항 가열 방식을 사용하는데, 이는 웨이퍼 주변의 공기만을 가열시킬 뿐입니다. 이는 에너지 낭비에 해당합니다.
그래서 우리는 단파 적외선(SWIR) 시스템을 사용하고 있습니다. 방 전체를 가열하는 대신, 열을 웨이퍼가 있는 곳에 집중시킬 수 있습니다.
열을 활용하는 원리
마이크로웨이브와 일반 오븐을 비교해보면 이해하기 쉽습니다. 작업을 시작하기 위해 방 전체가 뜨거워질 때까지 기다릴 필요가 없습니다. 적외선 램프의 경우, 열이 즉시 목표물에 도달합니다. 따라서 준비 시간이 크게 줄어듭니다. 또한, 한 번의 작업에 필요한 전력도 줄어들어 에너지 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 특히 건조, 경화, 소결 과정에서 큰 효과를 볼 수 있습니다.
적절한 하드웨어 선택
대부분의 경우, 석영-할로겐 램프를 사용합니다. 작은 공간 안에도 많은 열을 발생시킬 수 있어, 청정실의 공간이 제한된 경우에 아주 유용합니다. 보통 이러한 램프들은 고전압 회로에 연결되어 있어, 케이블의 굵기를 줄이고 전류 소비를 최소화할 수 있습니다.
더욱 효율적으로 만들기 위해 금이나 알루미늄으로 된 반사판을 사용합니다. 이 반사판들은 열이 웨이퍼로 돌아가도록 합니다. 반사판이 없으면 HVAC 시스템이 주변의 열과 싸우느라 더 많은 에너지를 소비하게 되며, 이는 에너지 절약의 목적을 반감시킵니다.
한 가지 팁: 오래된 램프를 교체할 때는 반드시 전원 공급 장치를 확인해야 합니다. 할로겐 필라멘트는 켜지는 순간 엄청난 양의 전류를 소모하는 경향이 있습니다.
속도와 스트레스의 문제
적외선 방식은 빠르지만, 때로는 너무 빠를 수도 있습니다. 웨이퍼에 과도한 열을 가하면 열충격이나 변형이 생길 수 있습니다. 따라서 와트수를 그냥 높이는 것이 아니라, PID 제어 로직을 통해 정확한 온도를 유지해야 합니다. 센서의 반응이 느리면, 의도하지 않게 목표 온도를 초과할 수 있습니다. 그래서 항상 빠른 반응 속도를 가진 온도계를 사용하는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 모든 것을 안정적이고 예측 가능하게 만들 수 있습니다.