열을 낭비하지 마세요: 왜 금 도금된 반사체가 중요한지
반도체 웨이퍼 가공 과정에서 에너지를 낭비하는 것은 단순히 잘못된 설계일 뿐입니다.
고출력의 적외선 램프를 사용할 때, 그 귀중한 에너지가 그냥 낭비됩니다. 에너지는 목표물에 도달하지 못하고 기계 내부로 사라져버립니다. 이 문제를 해결하기 위해 히터 부품에 금 도금된 반사체를 사용합니다.
왜 금인가?
알루미늄은 표준 재료입니다. 저렴하고 어디서나 구할 수 있죠. 하지만 적외선 파장을 반사하는 데에는 한계가 있습니다. 반면 금은 적외선을 제대로 반사할 수 있습니다.
스테인리스 스틸 케이스에 금을 도금함으로써 반사율을 98-99%까지 높일 수 있습니다. 그 결과, 케이스가 열을 흡수하는 대신 광자들이 직접 웨이퍼 표면으로 반사됩니다. 이렇게 하면 전압을 높이거나 시스템에 부담을 주지 않고도 웨이퍼를 더 뜨겁게 만들 수 있습니다.
제작 과정
케이스에는 고품질의 스테인리스 스틸을 사용합니다. 다른 재료라면 이러한 열적 부하를 견디지 못할 것입니다. 금을 도금하는 데에는 진공 증착 방식을 사용합니다. 이 방법만이 가열 및 냉각 과정에서 코팅이 벗겨지는 것을 방지할 수 있습니다.
하지만 형태에도 주의해야 합니다. 초점이 너무 좁으면 램프가 조금만 비뚤어져도 ‘핫 스팟’이 생깁니다. 그래서 우리는 케이스의 정밀도에 많은 신경을 씁니다. 이렇게 하면 전체 웨이퍼에 걸쳐 광선이 일관되게 비칩니다.
실제적인 장단점
금은 저렴하지 않습니다. 알루미늄보다 초기 비용이 더 많이 듭니다.
하지만 낮은 에너지비와 빠른 작동 속도를 통해 그 비용을 상쇄할 수 있습니다. 이는 효율성을 높이는 투자입니다.
유지보수에 있어서는 주의해야 합니다. 금은 부드러운 재료이므로, 청소할 때 연마제를 사용하면 코팅이 손상되어 반사율이 떨어집니다. 반드시 승인된 용매만 사용해야 합니다.
마지막으로, 냉각 시스템도 잘 설정해야 합니다. 그렇지 않으면 케이스가 과열되어 열 분포가 변하고, 웨이퍼의 품질이 떨어집니다. 아무도 그런 결과를 원하지 않습니다.