공장 내 탄소 배출량을 줄이는 방법: 왜 진공 상태에서의 적외선 가열이 효과적인가
반도체를 제조하는 것은 균형을 맞추는 과정입니다. 엄청난 열이 필요하지만, 웨이퍼가 손상되지 않도록 반드시 진공 상태에서 가열해야 합니다. 오랫동안 우리는 저항식 가열 방식에 의존해 왔지만, 솔직히 말해서 이 방식은 너무 느립니다. 온도를 높이기 위해 엄청난 에너지가 낭비되며, 그 에너지의 대부분은 그냥 사라져버립니다.
여기서 바로 진공에 적합한 적외선 가열기가 유용해집니다. 방 안의 모든 곳을 가열하는 대신, 열을 웨이퍼에 직접 전달할 수 있습니다. 이는 매우 효율적인 방법입니다.
물리적 원리는 사실 아주 간단합니다.
진공 상태에서는 대류를 이용해 열을 전달할 수 없습니다. 따라서 복사를 이용해야 합니다. 우리의 적외선 시스템은 단파 복사를 이용하여 에너지를 웨이퍼에 즉시 전달합니다. 작업물의 온도를 맞추기 위해 방의 벽을 계속 가열할 필요가 없습니다. 에너지 낭비가 줄어들면 공장 전체의 탄소 배출량도 줄어듭니다.
그리고 속도는 어떨까요? 정말 빠릅니다. 적외선 램프를 사용하면 몇 초 만에 온도를 조절할 수 있습니다. 몇 분이 아니라 몇 초죠. 이렇게 하면 가열기가 항상 일정한 온도를 유지하기 위해 계속 작동하는 경우가 없어집니다.
게다가, 우리는 이 램프들을 특정 파장으로 조절합니다. 그래서 에너지가 실제로 실리콘이나 화합물 반도체에 흡수되도록 합니다. 그렇지 않으면 에너지가 그냥 방의 장벽에 부딪혀 낭비됩니다.
하지만 한 가지 문제가 있습니다.
이렇게 높은 열량을 가했을 때 상황이 매우 위험해집니다. 더 많은 웨이퍼를 처리하는 데는 유용하지만, 냉각 시스템에 큰 부담을 줍니다. 친환경 에너지 목표를 달성하기 위해 고출력 램프를 사용한다면, 냉각 시스템이 그 부하를 감당할 수 있는지 반드시 확인해야 합니다. 균형이 맞지 않으면 램프가 예상보다 훨씬 빨리 고장날 수 있습니다.
결국, “친환경 공장”을 만드는 것은 단 하나의 마법 같은 부품으로 해결될 수 있는 문제가 아닙니다. 느리고 비효율적인 열 전달 방식을 버리고 직접적인 복사를 이용하는 것이 중요합니다. 그렇게 하면 공장 전체가 더 효율적이 되고 낭비도 줄어듭니다.