왜 진공 적외선 히터에는 금이 필수적인가?
진공 상태에서 실리콘 웨이퍼를 가열할 때는 일반적인 원칙들이 적용되지 않습니다. 열을 전달해 줄 공기가 없으므로 대류 현상도 일어나지 않습니다. 따라서 오직 복사에만 의존해야 합니다.
문제는, 일반적인 알루미늄이나 스테인리스 스틸로 만들어진 반사체를 사용하면 돈만 낭비한다는 것입니다. 에너지의 상당 부분이 웨이퍼에 도달하지 못하고 반사체 자체에 소모됩니다.
그래서 우리는 금을 사용합니다.
금의 뛰어난 반사 성능
듣기에는 화려하게 들릴 수 있지만, 그 뒤에는 실용적인 이유가 있습니다. 적외선 영역에서 금은 훌륭한 반사체입니다. 금은 방출된 에너지의 98% 이상을 반사합니다.
반사체 표면에 얇은 금층을 입힘으로써, 그 광자들이 정확히 웨이퍼에 도달하도록 할 수 있습니다. 이렇게 하면 가열 속도가 빨라지고 효율성도 높아집니다.
열로부터 하드웨어를 보호하기
웨이퍼를 원하는 온도까지 가열하려면 고출력 램프가 필요합니다. 하지만 그만큼의 에너지는 큰 위험을 초래할 수 있습니다.
금 코팅이 없다면 반사체가 모든 열을 흡수해 버립니다. 그러면 반사체가 과열되어 챔버가 변형되거나 진공 상태가 깨질 수 있습니다. 이는 해결하기 매우 어려운 문제입니다. 금은 열을 목표물 쪽으로만 보내고 기계의 프레임으로는 가지 않도록 해줍니다.
현실적인 타협점
물론 금은 저렴하지 않습니다. 초기 비용은 알루미늄보다 분명히 높습니다. 또한 금을 다룰 때도 주의가 필요합니다. 만약 유지보수 중에 연마제를 사용하여 반사체를 청소한다면, 금 코팅이 벗겨질 것입니다. 그렇게 되면 효율성이 크게 떨어집니다.
저는 보통 1,000시간마다 코팅 상태를 점검할 것을 권장합니다. 표면에 균열이 생기거나 변색이 있는지 잘 확인해야 합니다.
이런 현상이 나타나면 웨이퍼는 원하는 온도에 도달하지 못합니다. 이상한 점은, 파워 미터는 여전히 같은 수치를 보여주지만, 웨이퍼 표면의 온도는 뒤처진다는 것입니다. 이는 성능이 점차 떨어지는 숨겨진 원인입니다.