왜 무연 반도체 제조에 적외선 경화 방식을 사용하는가?
요즘 웨이퍼 처리 장비를 설계하는 것은 꽤 어려운 일입니다. 새로운 무연 및 친환경 규정들 때문에 건조와 경화 과정에서 많은 압력이 가해집니다. 대부분의 사람들은 여전히 구식의 대류식 오븐을 사용하지만, 이러한 오븐들은 사실상 방 전체를 따뜻하게 하는 거대한 히터에 불과합니다. 이는 에너지 낭비일 뿐만 아니라, 웨이퍼가 오염될 위험도 있습니다.
그래서 우리는 적외선 경화 방식을 사용합니다. 이 방식이 훨씬 합리적입니다.
열이 어디로 가는지가 중요합니다.
마이크로웨이브와 전통적인 오븐을 비교해보면, 적외선은 공기를 가열하는 데 에너지를 낭비하지 않습니다. 열이 직접 웨이퍼 위의 포토레지스트나 접착제층에 작용합니다. 따라서 몇 초 만에 원하는 온도에 도달할 수 있습니다. 분이 아니라, 초 단위죠.
이것이 바로 별다른 노력 없이도 ‘친환경’ 에너지 목표를 달성할 수 있는 비결입니다. 기계의 벽이나 주변의 공기를 가열하는 데 에너지를 낭비할 필요가 없습니다. 에너지는 정확히 필요한 곳으로 가죠. 게다가 속도가 매우 빠르기 때문에, 다음 단계로 넘어가기 전에 웨이퍼를 식히는 데 걸리는 시간도 훨씬 줄어듭니다.
화학물질 처리 문제 해결
무연화란 단순히 납 대신 다른 재료를 사용하는 것만을 의미하지 않습니다. 전체 화학 공정도 고려해야 합니다. 적외선을 사용하면 파장을 조절할 수 있으며, 경화제가 흡수해야 할 에너지에 맞춰 적외선을 조절할 수 있습니다. 이를 통해 웨이퍼가 손상되는 것을 방지할 수 있습니다. 또한, 열이 제어되지 않을 때 발생하는 유해한 휘발성 유기화합물(VOCs)의 방출도 막을 수 있습니다.
단점도 있습니다.
물론, 이러한 높은 정밀도를 위해서는 좀 더 주의를 기울여야 합니다. 적외선의 속도가 너무 빠르기 때문에, 웨이퍼 표면이 너무 빨리 경화되어 아래쪽의 용매가 갇히는 현상이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 센서 배열과 온도 조절 설정을 정확하게 해야 합니다. PID 루프가 제대로 작동하지 않으면 온도가 과도하게 상승하여 웨이퍼가 변형될 수 있습니다.
우리는 이러한 시스템을 기존의 열처리 장비가 있던 자리에 그대로 설치할 수 있도록 설계합니다. 다만, 웨이퍼 가장자리에서 발생하는 급격한 온도 상승을 감당할 수 있는 냉각 팬이 반드시 필요합니다.