유리 조각들로부터 웨이퍼를 보호하세요: 웨이퍼 가열기가 고장 나는 것을 막아보세요.
고부하를 요구하는 반도체 생산 환경에서는 적외선 램프가 고장나는 것은 단순한 ‘가동 중단’에 그치지 않습니다. 그것은 진정한 재앙입니다.
쿼츠 튜브가 고장나면, 그냥 작동을 멈추는 것이 아니라, 유리 조각들과 이물질들이 웨이퍼 위로 흩날립니다. 단 한 번의 폭발만으로도 전체 웨이퍼가 폐기될 수 있습니다. 그래서 우리는 그런 문제가 발생하기 전에 미리 예방하는 방식으로 가열기를 설계합니다.
램프가 고장나는 원인
대부분의 경우, 열이 고르게 분배되지 않거나 전압이 갑자기 상승하기 때문입니다. 열이 고르게 분배되지 않으면 ‘핫스팟’이 생기고, 그로 인해 쿼츠가 약해져 결국 파손됩니다.
이를 해결하기 위해, 우리는 열충격에 견딜 수 있는 고순도 합성 쿼츠를 사용합니다. 또한 필라멘트가 완벽하게 중심에 위치하도록 신경을 씁니다. 필라멘트가 정확하게 중심에 있으면 열이 고르게 분배됩니다. 그렇게 되면 핫스팟도 없고 구조적인 약점도 생기지 않습니다.
하지만 문제는, 램프를 24/7 최대 출력으로 계속 사용한다면 쿼츠가 손상될 수 있다는 것입니다. 램프가 너무 일찍 고장나지 않도록, 전원 공급 장치를 램프의 사양에 맞게 정확하게 설정해야 합니다. 과전압은 램프가 고장나는 가장 빠른 원인입니다.
안전 장치 추가
모든 고장을 예측할 수는 없으므로, 우리는 여러 겹의 보호 장치를 추가합니다.
특수한 보호 코팅이나 희생용 쿼츠 슬리브를 사용할 수 있습니다. 이 슬리브는 마치 방패와 같은 역할을 합니다. 내부의 가열 요소가 고장나면, 슬리브가 모든 파편들을 가두어줍니다. 그렇게 되면 유리 조각들이 실리콘 위에 떨어지는 것을 막을 수 있습니다.
또한 가장자리 부분도 간과하지 않습니다. 강화된 엔드캡과 단자를 사용하여 밀폐성을 높입니다. 만약 밀폐가 제대로 되지 않으면 공기가 들어와서 필라멘트가 몇 시간 안에 고장날 수 있습니다.
타협점
물론, 이러한 보호 장치를 추가하면 적외선 전달이 약간 방해받습니다. 열 밀도가 5~10% 정도 줄어들 수 있습니다. 그래서 공정을 원하는 대로 유지하기 위해 열을 서서히 올리거나 전력을 조금 더 높여야 할 수도 있습니다.
하지만 이는 작은 대가입니다. 한 개의 램프가 고장나서 웨이퍼 전체를 폐기해야 하는 것보다는 훨씬 낫습니다.