제조 공장에서의 탄소 배출 감소: 건조 과정에 대해 이야기해보자
솔직히 말해서, 반도체 제조 공장은 엄청난 에너지를 소비합니다. 그 에너지의 상당 부분은 웨이퍼를 세척한 후 건조하는 데 사용됩니다.
아직도 많은 공장들이 구식의 대류식 오븐이나 가열 요소를 사용하고 있습니다. 이러한 방식은 웨이퍼 자체가 아니라 주변 공기만을 따뜻하게 만들 뿐입니다. 이는 낭비일 뿐입니다. “친환경 공장”을 만들고 싶다면, 적외선 가열 방식으로 전환하는 것이 가장 효과적인 방법입니다.
왜 적외선 가열이 효과적인가?
대류식 가열 방식은 공기를 매개체로 사용합니다. 속도가 느리고, 효율도 낮으며, 열이 여기저기로 새어 나갑니다.
반면 적외선 가열은 방사능을 이용합니다. 광자가 직접 웨이퍼 표면에 닿습니다. 몇 조각의 실리콘을 건조시키기 위해 공장 전체의 온도를 높일 필요가 없습니다. 보통 단파 및 중파 적외선을 사용하는데, 이는 웨이퍼 표면의 액체막을 훨씬 빠르게 제거할 수 있기 때문입니다.
더 빠른 건조 속도는 기계가 최대 출력 상태로 작동하는 시간을 줄여줍니다. 그렇게 간단합니다.
실제 설치 방법
적외선 가열 시스템을 도입할 때는 파워 밀도가 중요합니다. 고출력 석영 램프는 “즉시 작동”하기 때문에 훌륭한 선택입니다. 다음 로트가 준비될 때까지 시스템을 계속 고열 상태로 유지할 필요가 없습니다. 웨이퍼가 들어오는 순간에만 가열을 시작하고, 웨이퍼가 나가는 순간에는 전력을 차단하면 됩니다.
하지만 문제는 이러한 고강도 램프들이 매우 뜨거워진다는 점입니다. 만약 냉각 팬이나 방열 장치가 제대로 작동하지 않으면 램프가 손상되거나 장비가 망가질 수 있습니다. 따라서 필요한 출력과 열 관리 능력 사이의 적절한 균형을 찾아야 합니다.
에너지 비용에 미치는 영향
에너지 사용량을 확인해본 적이 있다면, “대기 상태에서의 에너지 소모”가 제조 공장의 큰 비용 원인임을 알 것입니다. 이것이 바로 조용한 ‘살인자’입니다.
적외선 가열 시스템을 사용하면 전통적인 오븐에서 발생하는 긴 준비 시간을 없앨 수 있습니다. 건조 시간이 분 단위에서 초 단위로 줄어들면, 웨이퍼당 에너지 소비량도 크게 줄어듭니다.
이것이 바로 생산 라인을 늦추지 않고도 탄소 중립 목표를 달성할 수 있는 가장 빠른 방법입니다.