왜 금을 사용하는가?
반도체 웨이퍼의 경우, 에너지를 낭비하는 것은 곧 돈을 낭비하는 것과 같습니다. 하지만 문제는 단순히 전기 요금뿐만이 아닙니다. 열이 웨이퍼에 제대로 전달되지 않으면, 웨이퍼의 온도 분포가 불균일해지고, 그로 인해 여러 가지 문제가 생깁니다.
우리가 히터를 만들 때, 단순히 열을 발생시키는 것만을 목표로 하는 것이 아닙니다. 그 에너지를 정확하게 웨이퍼에 전달하는 것이 목표입니다. 그래서 우리는 금으로 코팅된 반사체를 사용합니다. 이를 통해 히팅 요소에서 나오는 에너지가 거의 모두 웨이퍼에 전달됩니다.
금을 사용하는 이유
왜 알루미늄을 사용하지 않는지 궁금할 수 있습니다. 문제는 알루미늄이 너무 많은 에너지를 소모한다는 점입니다. 반면 금은 적외선을 반사하는 데 매우 효과적입니다. 짧은 파장의 복사선을 거의 손실 없이 다시 목표물 쪽으로 반사시킬 수 있습니다. 그래서 필라멘트가 손상되지 않으면서도 원하는 온도를 얻을 수 있습니다. 즉, 더 효율적인 것입니다.
“차가운 부분” 제거
문제는 단순히 코팅뿐만이 아니라 형태에도 있습니다. 우리는 열이 정확하게 필요한 곳에 집중되도록 형태를 신중하게 설계합니다. 이렇게 하면 웨이퍼 위의 ‘차가운 부분’이 사라집니다. 박막 증착이나 경화 과정에서는 2도 정도의 작은 차이라도 전체 제품의 품질에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 금으로 된 반사체를 사용하면 훨씬 더 일관된 온도를 유지할 수 있습니다.
단점도 있습니다
물론 단점도 있습니다. 금으로 된 반사체는 매우 효과적이지만, 관리가 까다롭습니다. 금은 오염을 견디지 못합니다. 만약 챔버 내에 화학 물질이나 유기물이 있다면, 금 코팅이 스크래치되거나 산화될 수 있습니다. 그러면 반사율이 떨어집니다. 그래서 반사체를 항상 깨끗하게 유지하기 위해서는 철저한 청소가 필요합니다.
새로운 히터를 선택할 때 한 가지 팁을 드리자면, 냉각 시스템도 함께 고려해야 합니다. 방사선이 매우 효과적이기 때문에 램프 하우징은 시원하게 유지되지만, 웨이퍼는 훨씬 빠르게 열을 흡수합니다. 그래서 PID 컨트롤러를 조정하여 더 빠른 반응을 얻어야 합니다. 그렇지 않으면 목표 온도를 초과할 수도 있습니다.