반도체 공장에서의 탄소 배출 감소: 왜 우리가 세척 과정에 적외선을 사용하는지
솔직히 말해서, 반도체 공장의 세척 과정은 엄청난 에너지를 소비하는 과정입니다. 오랫동안 우리는 대용량의 정제수 탱크를 항상 뜨겁게 유지하거나, 24시간 내내 가열 장치를 가동시키는 데 드는 비용을 그냥 감수해왔습니다. 이는 명백한 낭비입니다.
그래서 우리는 방수 기능이 있는 적외선 램프를 사용하기 시작했습니다. 이 방식으로는 중간 단계를 생략할 수 있습니다. 공기나 물을 가열하는 대신, 웨이퍼 자체를 직접 가열하는 것입니다.
습한 환경에서도 작동할 수 있는 램프 만들기
일반적인 램프를 세척실에 그대로 넣으면 금방 고장 납니다. 습도가 너무 높기 때문입니다.
우리는 고순도 석영으로 만든 케이스를 사용하지만, 진짜 핵심은 밀폐성에 있습니다. 만약 전선들이 제대로 밀폐되어 있지 않으면 수증기가 들어와 필라멘트를 손상시킵니다. 교체하는 것도 매우 어렵기 때문에, 처음부터 밀폐성을 확보해야 합니다.
가장 좋은 점은, 이 램프들이 즉각적으로 반응한다는 것입니다. 웨이퍼가 건조 단계에 들어서는 순간 바로 열이 가해집니다. 탱크의 온도가 회복될 때까지 기다릴 필요가 없습니다.
더 빠르게 작동하는 원리
단파 적외선의 특징은, 뜨거운 공기보다 훨씬 빠르게 물의 층을 관통한다는 것입니다. 에너지가 직접 기판으로 전달됩니다.
이렇게 되면 처리 시간이 줄어듭니다. 처리 시간이 짧아지면, 웨이퍼당 필요한 에너지도 줄어듭니다. 수백 개의 장비가 있는 공장에서는 에너지 절약 효과가 엄청납니다. 계량기에서도 kWh당 소비량이 줄어드는 것을 확인할 수 있습니다.
주의해야 할 점과 타협점
물론, 이 램프들도 그냥 연결해서 사용할 수는 없습니다. 이 램프들은 엄청난 열을 발생시킵니다. 오래된 하우징에 그냥 넣으면 장비의 구조가 손상될 수 있습니다. 따라서 하우징이 그러한 고온을 견딜 수 있도록 해야 합니다.
또한, 방수 코팅 때문에 적외선의 일부가 차단됩니다. 이를 보완하기 위해 우리는 일반적으로 와트수를 5~10% 정도 높입니다. 램프가 고장 나지 않도록 하기 위한 작은 대가일 뿐입니다.
우리는 이 램프들을 기존의 구식 히터들을 대체할 수 있도록 설계했습니다. PID 컨트롤러에 연결하기만 하면 되며, 온도를 설정하기만 하면 됩니다. 이제 더 이상 증기를 이용한 열교환기를 사용할 필요가 없습니다.