생산 현장에서는 온도를 조절하는 것이 아니라, 일정한 수준을 유지해야 합니다. 0.5°C의 온도 변화만으로도 웨이퍼의 두께가 달라질 수 있습니다. 히터에서 발생하는 입자들도 웨이퍼를 손상시킬 수 있습니다. 반도체 제조 장비에서는 열 관리 시스템이 수율, 가동률, 그리고 웨이퍼당 비용을 결정합니다.
우리는 패널이 아닌 공정 범위를 기준으로 열 관리 시스템을 설계합니다. 목표는 웨이퍼 전체의 온도가 ±0.1°C 이내로 일정하게 유지되는 것입니다. 이를 위해 NIR 방식의 열원과 석영 창문, 그리고 표면 온도를 정확히 제어할 수 있는 폐쇄형 온도 측정 장치를 사용합니다.
이 시스템은 클래스 1–100 등급의 청정실에서 작동하며, 실시간 모니터링을 통해 입자 발생이 전혀 없도록 합니다. 용제를 제거하기 위한 소프트 베이크나 접착력을 강화하기 위한 하드 베이크와 같은 공정들도 엄격한 온도 조건 하에서 반복됩니다. 24시간 동안 안정적인 성능을 유지하기 위해서는 여러 개의 센서와, 전압 변동이나 주변 환경 변화에도 설정된 온도를 유지할 수 있는 열 관리 구조가 필요합니다.
리소그래피 장비들도 도구나 교대 근무 사이에도 일정한 온도를 유지해야 합니다. 우리의 시스템은 일관된 포토레지스트 가열 프로파일을 제공하여 CD 변동을 줄이고, 불필요한 재작업을 줄입니다. 그 결과, 재작업량과 낭비가 줄어들고, 생산 속도도 안정적으로 유지됩니다.
NIR 방식을 사용하면 에너지 사용량이 줄어듭니다. 왜냐하면 NIR은 직접적으로 열을 가하므로, 불필요한 에너지 낭비가 최소화됩니다. 다양한 크기의 웨이퍼와 공정 조건을 처리할 때도 동일한 장비를 사용할 수 있어, 공급망 전반의 부품 관리가 용이해집니다.
하지만 이러한 시스템을 통합하는 것은 쉽지 않습니다. 이 장비는 전용 전력 공급 장치와 EMI 방지 케이블, 그리고 입자 발생을 막기 위한 청정실용 배기 시스템이 필요합니다. 또한, 온도 측정 장비의 보정도 공정 조건에 맞게 설정해야 합니다.
일단 시스템이 설치되면, 그 이점은 명확합니다. 더 엄격한 기계적 조건을 받아들이더라도, 공정의 유연성이 높아지고, 예기치 않은 오류가 줄어들며, 계획적인 가동이 가능해집니다.