왜 진공 상태에서는 금 코팅된 반사체가 중요한지
진공 상태에서 실리콘 웨이퍼를 가열할 때는 일반적인 원칙들이 적용되지 않습니다. 대류를 이용할 수 없으며, 오직 복사에만 의존해야 합니다.
문제는, 일반적인 알루미늄이나 스테인리스 스틸을 사용할 경우 에너지가 낭비된다는 것입니다. 그 에너지는 웨이퍼에 도달하는 대신, 장비의 몸체 속으로 스며들어 버립니다. 이는 큰 낭비입니다.
금의 장점
우리는 금 코팅을 사용하는데, 그 이유는 금이 적외선 영역에서 탁월한 성능을 보이기 때문입니다. 금은 단순히 빛을 반사할 뿐만 아니라, 열을 램프의 몸체에서 멀리 밀어내어 정확하게 필요한 곳으로 보냅니다.
이렇게 하면 지불한 모든 에너지가 웨이퍼 표면에 도달합니다. 그 결과 열 분포가 훨씬 더 균일해지고, 가열 속도도 훨씬 빨라집니다.
열 관리의 문제
하지만 한 가지 단점이 있습니다. 너무 많은 에너지를 작은 공간에 집중시키면, 그곳의 온도가 급격히 상승합니다. 금은 에너지를 효과적으로 집중시키기 때문에, 냉각 시스템도 매우 정교해야 합니다. 만약 냉각 시스템이 부족하다면, 반사체가 손상되거나 램프의 밀폐 구조가 파괴될 수 있습니다. 제가 본 사례 중에는 열 밀도가 너무 높아서 일반적인 가스켓들이 제 기능을 못하고, 진공 상태를 유지하기 위해 특수한 고온용 가스켓을 사용해야 했던 경우도 있습니다.
절충점
이러한 히터들은 반도체 장비에 바로 설치할 수 있도록 설계되어 있습니다. 하지만 일반적인 산업용 히터와는 다르게 더 세심하게 다뤄져야 합니다. 금 코팅층은 매우 얇기 때문에, 절대로 연마재를 사용하여 세척해서는 안 됩니다. 그렇게 하면 코팅층이 벗겨져 효율성이 현저히 떨어집니다. 부드러운 천과 적절한 용매를 사용하는 것이 좋습니다.
결론적으로, 열 분포가 훨씬 더 균일해지고 전력 비용도 줄어들지만, 일반적인 산업용 히터보다 더 세심하게 장비를 다뤄줘야 합니다.