적절한 온도 조절을 위한 전략
칩 제조 과정에서 진정한 탄소 중립 목표를 달성하려면, 더 이상 저항식 오븐을 사용해 거대한 챔버 전체를 가열하는 방식을 사용해서는 안 됩니다. 그건 낭비일 뿐입니다. 광선을 직접 웨이퍼에 조사할 수 있는 적외선 램프 시스템을 사용하는 것이 현명한 방법입니다.
하지만 문제는 적외선의 반응 속도가 매우 빠르다는 점입니다. 상황이 통제 불능 상태가 되지 않도록 하려면, 급격한 온도 변화에도 정확하게 반응할 수 있는 온도 센서가 필요합니다.
피드백 루프
이러한 시스템에서 온도 센서는 단순한 온도 측정 도구가 아닙니다. 그것은 웨이퍼가 폐기되는 것을 막아주는 ‘보험’과 같은 역할을 합니다.
보통은 고성능의 Type K나 Type N 센서를 사용합니다. 왜냐하면 이 센서들은 적외선 램프가 만들어내는 급격한 온도 변화에도 잘 대처할 수 있기 때문입니다. 만약 센서의 반응 속도가 느리다면, 목표 온도를 초과할 수 있습니다. 그렇게 되면 웨이퍼의 품질이 저하되고, 실리콘도 쓸모없게 됩니다. 따라서 PID 루프가 정확하고 예측 가능하도록 밀리초 단위의 반응 속도를 유지하는 것이 중요합니다.
열 및 오차 문제 해결
반도체 제조 장비 내부는 하드웨어에 있어서는 악몽과 같은 환경입니다. 엄청난 열 밀도와 진공 상태를 견뎌내야 하기 때문입니다.
전선이 타버리는 것을 막기 위해 인코넬이나 스테인리스 스틸로 감싼 절연 케이블을 사용합니다. 하지만 또 다른 문제가 있습니다. 바로 ‘오차’입니다.
시간이 지남에 따라 센서의 정확도가 서서히 떨어지는 것입니다. 겉보기에는 사소해 보일 수 있지만, 센서의 오차가 2°C만 되어도 전체 생산량이 망가질 수 있습니다. 이는 결코 원치 않는 문제입니다. 그래서 500시간마다 센서를 교정하는 것이 좋습니다. 문제가 발생하기 전에 미리 대처해야 합니다.
타협점
이러한 시스템을 탄소 중립 시스템에 통합할 때는 여러 가지 문제가 생깁니다. 주로 램프 전원 공급 장치에서 발생하는 전자기 간섭(EMI) 문제입니다. 차폐된 케이블을 사용하지 않으면 측정값에 노이즈가 발생하여 문제가 생길 수 있습니다.
물론 항상 타협점이 있습니다. 고감도 센서는 정확한 데이터를 제공하지만, 그만큼 취약하기도 합니다. 정밀도를 얻기 위해 일부 내구성을 포기해야 합니다. 만약 고속으로 움직이는 장비를 사용한다면, 센서가 흔들리지 않도록 고정하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 진동으로 인해 센서가 파괴될 수 있습니다.