왜 웨이퍼 처리에 금 코팅된 적외선 반사체를 사용하는가?
클린룸에서 작업할 때의 목표는 단순히 “물체를 뜨겁게 만드는 것”이 아닙니다. 중요한 것은 정밀도입니다. 실리콘 표면에 도달하는 모든 에너지가 장비의 벽면으로 사라지지 않도록 해야 합니다.
이때 바로 금 코팅된 적외선 반사체가 유용합니다. 이 반사체는 에너지의 낭비를 막고, 온도 분포가 흐트러지는 것을 방지해줍니다.
금의 특성과 알루미늄의 한계
일반적인 알루미늄 반사체를 사용하면 적외선 에너지가 흡수되어 버립니다. 그 결과 에너지가 낭비됩니다.
우리는 금을 사용하는데, 그 이유는 금이 중간 주파수 대역의 적외선을 원래 있어야 할 곳, 즉 타겟 표면으로 반사시키는 데 가장 효과적이기 때문입니다. 하우징에 얇은 금 층을 추가함으로써 에너지를 집중시킬 수 있습니다.
가장 좋은 점은, 전압을 높이거나 시스템에 부담을 주지 않고도 웨이퍼 위의 열 밀도를 훨씬 높일 수 있다는 것입니다.
적절한 온도 조절
이러한 히터를 설계할 때 가장 중요한 것은 초점 위치입니다.
금 코팅된 히터를 사용하면, 일반적인 적외선 오븐에서 발생하는 “가장자리 손실” 문제가 없습니다. 따라서 300mm 크기의 웨이퍼 전체에 균일한 온도를 유지하는 것이 훨씬 쉬워집니다.
하지만 파워 조절에는 주의해야 합니다. 너무 많은 에너지를 작은 면적에 집중시키면 석영 커버가 과열되거나 웨이퍼에 과도한 열 스트레스가 가해질 수 있습니다. 항상 PID 컨트롤러의 응답 시간을 금 반사체의 특성에 맞게 조절해야 합니다. 이것이 온도가 과도하게 상승하는 것을 막는 유일한 방법입니다.
장단점
이러한 히터들은 클린룸용으로 설계되었기 때문에, 입자나 가스가 발생하지 않는 재료를 사용합니다. 따라서 매우 깨끗합니다.
하지만 문제는 금이 매우 민감하다는 점입니다. 표면에 기름이나 오염 물질이 쌓이면 반사율이 떨어집니다. 그러면 열 분포가 엉망이 됩니다. 강한 용매로 닦아내면 반사체가 손상될 수 있습니다.
따라서 반사력을 유지하기 위해서는 철저한 청소가 필요합니다. 코팅에 긁힘이 생기면 웨이퍼에 과열된 부분이 생길 수 있습니다. 정말 섬세한 균형이 필요하지만, 그만한 결과를 얻을 수 있습니다.