웨이퍼 가공 과정에서의 전력 및 탄소 배출량 줄이기
솔직히 말해서, 반도체 공장들은 엄청난 양의 에너지를 소비합니다. 탄소 발자국을 줄이고 싶다면, 웨이퍼를 가열하는 방식에 주목해야 합니다.
오랫동안 우리는 저항식 히터를 사용해왔습니다. 문제는, 이 방식에서는 웨이퍼를 데우기 위해 방 전체를 따뜻하게 만들어야 한다는 것입니다. 이는 에너지 낭비입니다. 그래서 우리는 적외선 히터로 전환하고 있습니다. 적외선 히터는 전체 실내를 데우는 대신 에너지를 웨이퍼 표면에 직접 집중시킵니다. 이 방식은 더 빠르고 효율적입니다. 또한, 불필요한 부분에 에너지가 낭비되는 것을 막아줍니다.
이 기술을 성공적으로 활용하기 위한 요령
적외선 시스템을 그냥 켜두기만 해서는 안 됩니다. 반드시 정확한 피드백 루프가 필요합니다. 그렇지 않으면 상황이 급격히 악화될 수 있습니다.
보통 이러한 히터와 함께 비접촉식 온도 센서를 사용합니다. 이 센서들은 웨이퍼의 발열 상태를 실시간으로 모니터링합니다. 센서의 데이터에 오차가 생기거나 지연이 생기면, 웨이퍼가 과열될 위험이 있으며, 결과적으로 웨이퍼의 품질이 떨어집니다. 이는 균형을 맞추는 문제입니다. 우리는 빠른 열 순환을 처리할 수 있는 시스템을 만들지만, 그 목표는 필라멘트가 손상되지 않도록 하는 것입니다.
알아야 할 트레이드오프
모두가 “친환경 공장”을 원하지만, 그러기 위해서는 공정 시간을 단축하기 위해 더 높은 와트당 밀도가 필요합니다. 저는 단파 적외선 히터를 선호합니다. 단파 적외선은 중파 적외선보다 웨이퍼 내부까지 더 잘 침투하기 때문에, 전체 실내 온도를 낮추면서도 웨이퍼가 원하는 위치에 머물 수 있습니다.
하지만 문제는, 열 밀도를 높이면 전력 공급 장치와 냉각 시스템에 부담이 가해진다는 것입니다. 탄소 배출량을 줄이기 위해 최대한의 처리 속도를 추구한다면, 램프 주변에 생성되는 열을 감당할 수 있을 만큼 강력한 냉각 시스템이 필요합니다. 그렇지 않으면 한 가지 문제가 다른 문제로 변할 뿐입니다.
왜 이게 중요한가
결국, 적외선 히터를 사용하면 “유휴 상태에서의 에너지 소비”를 줄일 수 있습니다. 공구의 구조적 부분을 데우는 대신, 에너지를 정확히 필요한 곳에 사용할 수 있습니다. 그 결과, 웨이퍼당 소요되는 전력량이 크게 줄어듭니다. 적절히 조정된 적외선 센서와 정밀한 PID 제어기를 함께 사용하면, 에너지 낭비를 방지할 수 있습니다.