악몽을 막는 방법: 히터가 고장났을 때 웨이퍼를 깨끗하게 유지하는 방법
수소 센서 제작에 종사해본 사람이라면 잘 알고 있을 것입니다. 실리콘 웨이퍼의 온도를 높이기 위해 단파 적외선 램프를 사용합니다. 이 방법은 잘 작동하지만, 문제가 생기면 상황이 위험해집니다.
고부하 상태에서 램프를 강하게 사용할 경우, 위험이 커집니다. 만약 석영관이 파손된다면 그건 단순한 전구의 고장이 아닙니다. 그건 재앙입니다. 유리 조각과 화학물질들이 웨이퍼 위로 떨어지고, 결국 전체 웨이퍼가 폐기되는 것입니다.
정말 끔찍한 상황입니다.
왜 석영관이 파손되는 걸까요?
보통은 압력과 충격 때문입니다. 고출력 램프는 엄청난 내부 압력을 견뎌내야 합니다. 만약 냉각 공기가 석영관에 고르게 닿지 않거나, 전원을 너무 빨리 켜고 끄면 석영관은 그 압력을 견디지 못하고 균열이 생깁니다.
이를 방지하기 위해 우리는 일반적인 유리가 아닌 고순도의 융합 석영을 사용합니다. 석영관의 벽 두께도 신중하게 조절해야 합니다. 열이 잘 통과할 수 있을 정도로 얇아야 하지만, 동시에 압력을 견딜 수 있을 만큼 튼튼해야 합니다.
안전장치 마련
문제가 발생할 가능성을 염두에 두고 대비하는 것이 가장 좋습니다. 램프를 그대로 두는 대신, 보호용 커버를 씌워주는 것이 좋습니다. 이는 마치 2차 석영 커버나 보호막과 같은 역할을 합니다. 내부의 램프가 파손되더라도 보호막이 모든 것을 막아줍니다. 유리 조각이나 텅스텐 필라멘트가 웨이퍼에 닿지 않습니다.
또한 전극에도 신경을 써야 합니다. 대부분의 파손은 전극 끝부분에서 시작됩니다. 석영관의 열팽창에 맞춰 전극을 설계함으로써, 그러한 스트레스가 생기는 것을 막을 수 있습니다.
타협점과 그 해결 방법
문제는, 보호막을 추가하면 적외선의 세기가 약간 줄어든다는 것입니다. 같은 열을 얻으려면 전력 설정을 높이거나 웨이퍼를 조금 더 오래 두어야 할 수도 있습니다. 제 조언은, 보호막을 설치한 후에 PID 조절을 다시 확인하는 것입니다. 그래야 목표 온도에 도달할 수 있습니다.
마지막으로, 과전류 보호 기능이 있는 시스템에 연결해야 합니다. 램프가 한계를 넘어서는 것보다는 시스템이 자동으로 멈추는 편이 훨씬 낫습니다.