무연 반도체 제조에 IR 경화 기술을 사용하는 이유
MEMS 센서를 제작할 때 가장 원치 않는 것은 오염된 기판입니다. 웨이퍼는 반드시 건조하고 깨끗해야 합니다. 그래서 우리는 적외선(IR) 경화 기술을 활용합니다. 이 방식은 복잡한 화학 첨가제나 납을 포함한 촉매제 없이도 수분과 용매를 제거할 수 있습니다. 단순히 에너지를 직접 사용하여 작업을 수행하는 것입니다.
물리적 원리
일반적인 대류식 오븐의 경우, 공기가 먼저 가열되고 그 공기가 부품을 가열합니다. 이 방식은 매우 느립니다. 하지만 IR은 다릅니다. 램프에서 나오는 에너지가 웨이퍼 위에 있는 수분이나 용매에 직접 작용합니다.
MEMS 제조에는 단파장 IR을 사용합니다. 이 방식은 표면층을 빠르게 가열하여 증발을 촉진합니다. 따라서 가열 속도가 매우 빠릅니다. 이는 표면이 너무 빨리 마르면서 아래에 있는 용매가 갇히는 현상을 방지하는 데 큰 도움이 됩니다.
친환경적인 방식
산업계는 무연화와 친환경적인 생산 방식으로 나아가고 있습니다. 기존의 열경화 방식은 적절한 온도를 만들기 위해 중금속 촉매제가 필요했습니다. 하지만 IR을 사용하면 그런 촉매제가 필요하지 않습니다. 빛 에너지를 이용해 증발과 화학적 결합을 처리할 수 있습니다. 그러므로 발열체에서 유해한 물질이 나오지 않으며, 청정실 환경에도 문제가 없습니다.
알아야 할 장단점
고강도 IR 히터는 매우 강력한 에너지를 가지고 있습니다. 이는 부품을 빠르게 가열하는 데 유용합니다. 하지만 열 분포에 주의해야 합니다. 웨이퍼가 얇다면, IR 에너지가 표면 전체에 고르게 분배되지 않으면 실리콘이 변형될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 펄스 전원을 사용하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 기판의 온도를 5°C 이내로 유지할 수 있습니다.
또한, 냉각 팬과 차폐 장치도 필수적입니다. 방사열이 새어나가지 않도록 해야 합니다. 만약 케이스의 단열이 제대로 되지 않으면, 청정실의 온도가 상승하여 HVAC 시스템이 경보를 울릴 수 있습니다. 따라서 설비의 냉각 능력이 충분한지 반드시 확인해야 합니다.