적외선 가열을 이용한 칩 제조 과정에서의 탄소 절감
청정실에서 일해본 적이 있다면 그 어려움을 잘 알 것입니다. 열이 필요하지만, 그 열의 양은 정확해야 합니다. 하지만 가장 피하고 싶은 것은 먼지가 발생하는 것입니다. 그래서 우리는 적외선 가열 장치를 사용합니다.
뜨거운 공기를 불어넣는 방식과 달리, 적외선은 방사 에너지를 이용합니다. 이 방식은 에너지가 직접 전달되므로 바람도 없고, 혼란도 없으며, 실리콘이 오염될 위험도 없습니다.
물리학적 원리 (지루한 부분은 생략)
일반적인 강제 공기 순환 오븐을 생각해보세요. 그건 구식 기술입니다. 방 안의 공기를 데우는 데 엄청난 에너지가 소모됩니다.
적외선은 다릅니다. 적외선은 기판 자체를 직접 가열합니다. 단파나 중파 적외선을 사용하면 몇 분이 아니라 몇 초 만에 온도를 높일 수 있습니다. 정말 빠릅니다.
그리고 이는 에너지 비용을 줄여줍니다. “친환경 공장”을 설계할 때는 장비가 따뜻해지는 동안 계속 전력을 소비하는 상황을 피해야 합니다.
문제점: 통합 문제
단순히 램프를 상자에 넣는 것으로는 안 됩니다. 이 램프들은 극도로 깨끗해야 합니다. 석영관에 오염물질이 남아 있으면, 그 오염물질이 실리콘 위로 옮겨갈 수 있습니다. 그건 큰 문제입니다. 그래서 우리는 고순도 석영관을 사용하여 모든 것을 깨끗하게 유지합니다.
하지만 문제는 적외선의 강도가 너무 세다는 것입니다. 웨이퍼의 위치가 몇 밀리미터만 어긋나도 특정 부위가 과열될 수 있습니다. 그러므로 우리는 정확한 PID 컨트롤러와 정밀한 초점 거리를 사용해야 합니다. 모든 것은 그 ‘적절한 지점’에 달려 있습니다.
이 기술이 지구에 미치는 영향
적외선을 사용하면 가열 장비의 크기가 줄어듭니다. 그 결과 공간도 절약됩니다. 무엇보다도, HVAC 시스템도 방을 식히는 데 그렇게 많은 에너지를 쓸 필요가 없습니다.
진짜 이점은 경화 및 건조 과정에서 나타납니다. 24시간 내내 대형 오븐을 작동시키는 대신, 부품이 들어가는 순간에만 적외선 램프를 작동시킵니다. 즉, 필요할 때만 가열하는 방식입니다.
이렇게 하면 탄소 배출량을 줄일 수 있습니다. 사용하지 않는 열에 대한 비용도 절약됩니다. 그렇게 간단합니다.