왜 반도체 제조 과정에서 CNT 히터를 사용하는가?
오랫동안 우리는 반도체를 건조하고 경화시키기 위해 대류 오븐이나 할로겐 램프를 사용해 왔습니다. 물론 이 방법도 효과적이었습니다. 하지만 장비가 복잡하고 불편했습니다. 배출 가스 없는 생산 방식과 납이 포함되지 않은 소재 사용이 요구됨에 따라, 이전의 방식으로는 더 이상 충분하지 않습니다.
그래서 우리는 탄소 나노튜브(CNT) 히터로 전환했습니다. 이 히터들은 공기를 가열하는 데 에너지를 낭비하지 않고, 열을 직접 원하는 곳으로 보냅니다. 이 방식은 더 깨끗하고 빠르며, 훨씬 효율적입니다.
열이 발생하는 원리
실제 작동 방식은 다음과 같습니다. 탄소 나노튜브 네트워크에 전류를 흘려주면 됩니다. 금속 필라멘트를 사용한 경우, 열이 오르는 데 시간이 걸립니다. 반면 CNT는 거의 즉시 반응합니다. 스위치를 켜면 바로 작동 온도에 도달합니다. 더 이상 열이 골고루 퍼지기를 기다릴 필요가 없으며, 그로 인해 발생하는 불균일한 경화 현상도 없습니다.
또한 얇은 필름 구조를 사용하기 때문에 열이 웨이퍼 전체에 골고루 퍼집니다. 과열되거나 실리콘 층이 변형되는 일도 없습니다. 게다가 에너지가 적외선 스펙트럼에 집중되어 있어 코팅층에 직접 전달됩니다. 주변 공기는 상대적으로 차가운 상태를 유지합니다.
지구와 비용 면에서도 유리합니다
기존의 경화 방식은 많은 에너지를 소비합니다. 준비를 위해 큰 오븐을 몇 시간 동안 계속 가동해야 합니다. 하지만 CNT 기술을 사용하면 필요할 때만 오븐을 켜고 필요하지 않으면 끌 수 있습니다. 웨이퍼당 소비되는 에너지량을 비교해보면 큰 차이가 있습니다.
납이 포함되지 않은 소재를 사용할 때는 매우 정확한 온도 조절이 필요합니다. 너무 뜨거우면 기판이 손상되고, 너무 차가우면 납땜이 제대로 되지 않습니다. 그래서 정밀한 제어가 매우 중요합니다. 우리는 밀리세컨드 단위로 반응하는 제어 시스템을 사용하여 정밀한 제어가 가능하도록 했습니다. 할로겐 램프로는 이런 수준의 정밀도를 달성할 수 없습니다.
주의해야 할 사항
물론 이 장비도 그냥 연결하기만 하면 되는 것은 아닙니다. 이 장비는 작은 공간에 엄청난 양의 열을 생성합니다. 따라서 기판을 운반하는 장치가 그러한 빠른 에너지 전달을 감당할 수 있어야 합니다. 컨베이어 벨트의 속도가 너무 느리면 웨이퍼의 가장자리가 과도하게 경화될 수 있습니다. 벨트의 속도와 전력을 조절하는 데 약간의 조정이 필요하지만, 일단 그 설정을 맞추면 공정은 매우 안정적으로 진행됩니다.