왜 무연 칩을 위해 탄소나노튜브(CNT) 히터를 사용하는가?
반도체 업계도 드디어 ‘친환경적인’ 방식으로 전환하려고 노력하고 있습니다. 하지만 문제는, 기존의 열처리 오븐들은 사실상 거대한 히터에 불과하다는 것입니다. 부품이 실제로 가열되기 전에도 오븐 내부의 공기를 가열하는 데 엄청난 에너지가 소모됩니다.
이때 바로 탄소나노튜브(CNT) 히터가 유용합니다. 이 히터들은 방 전체를 가열하는 대신 적외선을 이용해 직접 기판을 가열합니다.
실제 작동 원리
나노튜브들로 구성된 얇은 도전성 필름을 상상해보세요. 스위치를 켜면 전기 에너지가 열 에너지로 변환됩니다. 하지만 기존의 금속 필라멘트와 달리, CNT는 광범위한 파장의 적외선을 방출합니다. 이는 마치 따뜻한 바람과 히팅 램프의 차이와 같습니다. 열이 직접 포토레지스트나 접착제 층으로 전달됩니다.
속도도 매우 빠릅니다. 에너지가 직접 제품에 전달되므로, 주변 공기를 가열하는 데 드는 비용도 줄어듭니다.
생산 라인에 적용하기
가장 좋은 점은 ‘열 지연’이 없다는 것입니다. 스위치를 켜고 끄는 데 걸리는 시간이 거의 없습니다. 얇은 웨이퍼를 다룰 때는 재료가 변형되거나 과도하게 가열되는 문제를 걱정할 필요가 없습니다. 게다가 크기가 작아서, 별도의 설계 변경 없이도 생산 라인에 쉽게 적용할 수 있습니다.
한 가지 팁
전원 공급 장치에 주의해야 합니다. 낮은 전압과 높은 전류를 처리할 수 있는 안정적인 DC 전원이 필요합니다. 전압이 변동하면 표면에 과열 부분이 생겨 웨이퍼가 손상될 수 있습니다. 일관성이 매우 중요합니다.
장단점
장점으로는, 납이나 VOC, 유해한 가열유, 수은 램프가 없어 훨씬 깨끗한 방식입니다. 하지만 단점도 있습니다. CNT 필름을 만드는 데는 니크롬 와이어를 사용하는 것보다 더 많은 비용이 듭니다. 또한, 온도를 너무 오래 초과하면 나노튜브 네트워크가 손상될 수 있습니다. 그러므로 표면 온도를 면밀히 모니터링해야 합니다. 조금 더 많은 관리가 필요하지만, 그만큼 정확한 결과를 얻을 수 있으므로 그만한 가치가 있습니다.