웨이퍼를 가열할 때의 문제점
웨이퍼를 가열할 때는 에너지가 웨이퍼 자체에만 전달되어야 합니다. 기계의 벽면에 에너지가 쏠리면 안 됩니다.
문제는 일반적인 적외선 램프들은 열을 모든 방향으로 방출한다는 것입니다. 좁은 반도체 처리실에서는 이런 상황이 재앙을 초래할 수 있습니다. 내벽들이 마치 거대한 스펀지처럼 작용하여 열이 집중되고, 그로 인해 웨이퍼가 손상되거나, 심지어 작업자가 그 부분을 만졌을 때 화상을 입을 수도 있습니다.
열을 집중시키는 방법
이때 바로 방향성 적외선이 유용합니다. 그냥 석영관을 그대로 사용하는 대신, 특수한 반사판과 코팅을 사용합니다. 마치 손전등처럼 적외선 에너지를 앞쪽으로 보내어 웨이퍼에 직접 열을 전달하는 것입니다. 이렇게 하면 에너지가 처리실의 천장이나 측면으로 낭비되는 것을 막을 수 있습니다. 그 결과, 웨이퍼는 목표 온도에 도달하지만, 기계의 외부는 여전히 충분히 차가운 상태를 유지합니다.
“골디락스” 거리
램프와 웨이퍼 사이의 거리를 적절하게 조절하는 것은 꽤 어려운 일입니다. 너무 가까이 두면 웨이퍼 표면에 과도한 열이 집중되어 손상될 수 있습니다. 반대로 너무 멀리 두면 온도를 빠르게 높이는 데 필요한 강력한 열을 얻을 수 없습니다.
보통은 램프의 와트수와 원하는 온도 변화율을 고려하여 적절한 거리를 찾습니다. 방사선이 웨이퍼 전체에 고르게 퍼질 수 있을 정도의 공간이 필요합니다.
단점
물론 이 방법도 완벽하지는 않습니다. 타협점이 있습니다. 빛을 집중시키기 때문에 초점 부위의 열 밀도가 매우 높아집니다. PID 컨트롤러가 제대로 설정되어 있지 않으면, 원하는 온도에 도달하기 전에 온도가 너무 높아질 수 있습니다.
또 한 가지 중요한 점은 반사판을 깨끗하게 유지해야 한다는 것입니다. 아주 작은 양의 먼지나 화학적 잔여물도 빛을 흩뜨릴 수 있습니다. 그렇게 되면 처음부터 해결하려고 했던 문제가 다시 발생할 수 있습니다.