IR 가열을 이용한 MEMS 센서 웨이퍼의 건조 방법
MEMS 제조 과정에서 일해본 사람이라면, 습식 에칭이나 청소 후에 남은 수분을 제거하는 것이 얼마나 어려운지 잘 알고 있을 것입니다. 이는 매우 큰 문제입니다. 대부분의 사람들은 그냥 모든 것을 대류 오븐에 넣어 가열하지만, 이는 마치 피자 한 조각을 따뜻하게 하기 위해 집 전체를 데우는 것과 같습니다. 엄청난 에너지가 낭비됩니다.
그래서 우리는 단파 적외선(IR) 램프를 사용합니다. 웨이퍼 주변의 공기를 가열하는 대신, 웨이퍼 표면을 직접 가열합니다. 이는 친환경적인 생산 방식입니다.
속도의 장점
가장 좋은 점은, 웨이퍼가 작동하기까지 걸리는 시간이 거의 즉시라는 것입니다. 저항식 히터의 경우, 작동하기까지 오랜 시간이 걸리므로, 기계가 준비될 동안 에너지가 낭비됩니다. 하지만 IR 램프는 그렇지 않습니다. 즉시 작동 온도에 도달합니다. 단파 스펙트럼을 사용하기 때문에, 열이 웨이퍼에 직접 전달되어, 기판이 과열되기 전에 액체가 증발합니다. 그 결과, 더 작은 기계를 사용할 수 있으며, 에너지 비용도 훨씬 줄어듭니다.
제작 과정의 세부 사항
우리는 램프에 고순도 석영 소재를 사용합니다. 반도체 제조 공장에서는 금속 오염이 큰 문제가 되므로, 우리는 그러한 위험을 피하기 위해 최선을 다합니다. 또한, 필라멘트의 발광 특성을 조절하여 웨이퍼 재료가 흡수해야 할 에너지와 정확히 일치하도록 합니다.
하지만 주의해야 할 점도 있습니다. 한 지점에 너무 많은 에너지를 가하면 웨이퍼가 변형되거나 열충격이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해, 우리는 램프와 웨이퍼 사이의 거리를 조절하고, 펄스 전력 컨트롤러를 사용합니다. 이렇게 하면 온도를 안정적으로 유지할 수 있습니다.
단점
IR을 사용하면 몇 가지 면에서 편리해집니다. 불필요한 에너지 소비가 줄어들고, 크고 복잡한 강제 공기 순환 시스템도 필요 없습니다. 하지만 단점도 있습니다. IR은 직선 경로로만 에너지를 전달합니다. 만약 웨이퍼 캐리어에 두꺼운 뼈대나 보호 장치가 있다면, 특정 부위가 차가워질 수 있습니다. 따라서 정확한 정렬이 필요합니다. 특히 200mm나 300mm 크기의 웨이퍼의 경우 더욱 그렇습니다. 조금이라도 오차가 생기면 건조 과정에서 문제가 생길 수 있으며, 이는 센서의 성능에 치명적입니다.