진공 상태에서의 적절한 열 공급 방법
스마트 팹을 구축할 때 마지막으로 원하지 않는 것은 “블랙박스”와 같은 열원입니다. 그냥 스위치를 켜고 최선을 기대할 수는 없습니다. PLC와 연동하여 밀리초 단위로 반응하는 시스템이 필요합니다.
그래서 우리는 진공 환경에 적합한 IR 히터를 사용합니다. 이러한 히터는 복사를 통해 에너지를 전달하기 때문에, 공기나 다른 기체들이 진공 챔버를 망치는 것을 걱정할 필요가 없습니다. 이렇게 하면 모든 것이 깨끗하고 간단해집니다.
열이 실제로 어떻게 전달되는가
진공 상태에서는 공기를 통해 열을 전달할 수 없습니다. 그건 불가능합니다.
이 문제를 해결하기 위해 우리는 단파장 IR 방출기를 사용합니다. 이러한 장치는 마치 타겟에 직접 빛을 비추는 등불과 같습니다. 박막 증착이나 웨이퍼 처리를 위한 시스템을 구축할 때는 전력 밀도에 주의해야 합니다.
높은 와트수의 튜브를 사용하면 빠르게 목표 온도에 도달할 수 있습니다. 하지만 주의해야 합니다. 진공 실링과 연결 부분이 열 팽창을 견딜 수 있는지 확인해야 합니다. 그렇지 않으면 누설이 발생할 수 있습니다.
“스마트”한 시스템 만들기
현대적인 팹은 데이터에 의해 작동합니다. 우리는 PID 컨트롤러 및 실시간 센서와 잘 연동되는 IR 시스템을 만듭니다.
표면 온도를 추측하는 대신, 온도계를 연결해 보세요. 이렇게 하면 폐쇄 루프 피드백 시스템이 형성되어, 기존의 저항식 히터에서 나타나는 지연 현상을 해결할 수 있습니다.
또한, 각 가열 주기에 대한 디지털 기록도 얻을 수 있습니다. 반도체나 OLED 생산을 할 경우, 첫 번째 배치와 100번째 배치가 정확히 같아야 합니다.
하드웨어의 한계
이제 trade-off에 대해 이야기해보겠습니다.
고강도 IR 램프는 엄청난 양의 열을 발생시킵니다. 이는 생산 속도에는 유리하지만, 냉각 시스템에는 부담이 됩니다. 만약 물 순환 시스템이 충분히 강하지 않다면, 램프가 너무 빨리 고장날 수 있습니다.
따라서 가속 속도와 석영 케이스의 수명 사이의 균형을 맞춰야 합니다.
한 가지 팁은 금으로 코팅된 반사기를 사용하는 것입니다. 이를 통해 더 많은 에너지를 기판 쪽으로 전달할 수 있으며, 챔버 벽이 과열되는 것을 방지할 수 있습니다.