와이어의 IR 경화 과정에 대해 이야기해 보겠습니다.
우리는 더 이상 구식의 대류식 오븐을 사용하지 않고, 적외선을 이용한 경화 방식으로 전환했습니다. 왜일까요? 현대의 반도체 공장에서는 ‘친환경적이고 납이 없는’ 기준들이 단순한 권장 사항이 아니라 반드시 준수해야 하는 규칙이 되었기 때문입니다.
가장 큰 차이점은 열이 전달되는 방식에 있습니다. 공기가 가득 찬 거대한 챔버를 가열하는 대신, 적외선은 직접 웨이퍼 표면으로 열을 전달합니다.
이 모든 것은 물리학의 원리에 따른 것입니다.
추운 날에 태양광이 피부에 닿는 것을 생각해보세요. 주변 공기가 따뜻해질 때까지 기다리지 않고, 즉시 열을 느낄 수 있죠. 적외선도 마찬가지입니다. 전자기파를 이용해 램프에서 웨이퍼로 열을 전달합니다. 중간 매개체가 필요 없으며, 방대한 양의 질소를 가열하는 데 드는 에너지도 절약됩니다.
가열 속도도 엄청나게 빠릅니다. 분 단위가 아니라 초 단위입니다. 바로 여기서 진정한 에너지 절약이 이루어집니다.
‘친환경적인’ 측면도 고려해야 합니다.
납이 없는 솔더는 다루기 까다롭습니다. 높은 온도를 잘 견딜 수 있지만, 열 처리 과정에서 문제가 생기면 기판이 손상될 수 있습니다. 적외선을 사용하면 웨이퍼 재료가 흡수하고 싶은 파장을 조절할 수 있습니다.
게다가, 적외선을 사용하면 더욱 깨끗해집니다. 가스를 사용하지 않으므로 VOC나 탄소 배출물도 발생하지 않습니다. 이는 클린룸에 있어서는 최적의 조건입니다. 연소도 없고, 연기도 없으며, 오염의 위험도 전혀 없습니다.
문제점은 ‘거리’입니다.
엔지니어들에게 있어 가장 어려운 부분이 바로 램프와 웨이퍼 사이의 거리입니다. 너무 가까우면 과열되거나 포토레지스트가 녹아버릴 수 있습니다. 반대로 너무 멀면 처리 속도가 느려져 시간 낭비가 발생합니다. 일반적으로는 램프의 와트수와 웨이퍼의 열용량을 고려하여 적절한 거리를 설정합니다.
마지막으로 주의해야 할 점은, 강력한 적외선은 냉각 시스템에 상당한 부담을 준다는 것입니다. 더 빠르게 경화시키기 위해 전력을 높이면, 열교환기가 그 열을 효과적으로 제거해야 합니다. 그렇지 못하면 웨이퍼가 변형될 수 있습니다. 누구도 그런 상황을 원하지 않습니다.